Лекции по дисциплине Стационарные машины - файл n1.doc

Лекции по дисциплине Стационарные машины
скачать (1483 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1483kb.01.06.2012 13:10скачать

n1.doc

  1   2
Опорный конспект лекций.
Лекция №1
Тема1. Общие сведения о машинах для перемещения текучего (3 часа).
План лекции (с.17-39/1/):

  1. Классификация гидравлических машин для транспортирования текучего

  2. Устройство и принцип действия центробежных турбомашин (СРСП)


1. Классификация гидравлических машин для транспортирования текучего

К стационарным машинам относятся: водоотливные, вентиляторные, компрессорные и подъёмные машины. Стационарные машины делятся на две группы: машины для перемещения текучего (гидравлические машины) и машины для спуска-подъёма различных грузов. Гидравлические машины классифицируют по ряду призна­ков. По виду транспортируемой текучего их делят на две группы:

- для транспортирования жидкостей (воды и гидросмеси) — насосы, землесосы и грунтовые насосы;

- для транспортирова­ния воздуха (газов) — вентиляторы, воздуходувки и компрес­соры.

Насосы — машины, предназначенные для перемещения жид­костей и сообщения им энергии, землесосы и грунтовые на­сосы— машины для перекачки гидросмеси — смеси воды с грунтом.

Вентиляторы-—машины для транспортирования воздуха (газа) под относительно небольшим давлением, максимальное значение которого не превышает 15 000 Па.

Воздуходувки и газодувки — машины для транспортирова­ния воздуха и газа под давлением до 0,3 МПа и без его охлаж­дения.

Компрессоры — машины для производства и транспортиро­вания воздуха (газов) под давлением свыше 0,3 МПа и с ох­лаждением сжатого воздуха (газов).

По конструкции рабочего органа гидравлические машины, применяемые в стационарных установках, можно разделить на две основные группы: лопастные и объемные. Объемные ма­шины подразделяют на поршневые и ротационные.

В лопастных (лопаточных) машинах рабочим органом слу­жат лопасти (лопатки), которые имеют только вращательное движение и передают энергию жидкости. Эти машины, в свою очередь, в зависимости от направления движения потока жид­кости подразделяют на центробежные, осевые и диагональные. Направление потока жидкости в рабочем колесе—соответ­ственно по радиусам, осевое и диагональное. Лопастные ма­шины характеризуются непрерывной и равномерной подачей жидкости, отсутствием трения рабочих лопаток о корпус, возможностью работы лопаток с большими окружными скоро­стями.

В объемных поршневых машинах рабочими органами слу­жат поршни (плунжеры, скалки), имеющие возвратно-поступа­тельное движение. Такие машины характеризуются пульсирую­щей подачей жидкости, ограниченными скоростями движения рабочих органов с большими инерционными нагрузками на при­вод, трением рабочих органов о корпус и наличием всасываю­щих и нагнетательных клапанов. Однако они могут развивать большие давления даже при малых скоростях поршней.

Рабочие органы объемных ротационных машин отличаются конструктивным разнообразием. В группу ротационных машин входят винтовые, пластинчатые, зубчатые, шестеренные и ши­берные. Общее, что объединяет их в одну подгруппу, — наличие одного или двух рабочих роторов с профильными зубьями, вин­тами или рифлениями.

Основная особенность ротационных машин — сочетание ряда преимуществ поршневых и лопастных машин, в частности не­прерывная, но не равномерная подача жидкости. Ротационные машины не имеют масс, движущихся возвратно-поступательно, работают при высокой частоте вращения ротора, и их размеры невелики. При их работе отсутствуют механические колебания, что исключает массивный фундамент. Однако в некоторых слу­чаях при работе издают сильный шум высокого тона. У ротаци­онных машин отсутствуют всасывающие и нагнетательные кла­паны. К числу их недостатков относятся: большие потери на трение и значительные потери производительности машин вследствие неплотности. У этих машин наблюдается большой износ деталей, и при их изготовлении требуется высокая точ­ность
2. Устройство и принцип действия центробежных турбомашин (СРСП)

По принципу действия различают: турбомашины, объемные машины, струйные аппараты и эрлифты.

Самое большое применение получили лопастные турбома­шины, которые имеют меньшие габариты и высокие технико-экономические показатели.

Центробежные турбомашины составляют значительную часть насосных, вентиляторных и компрессорных машин, ис­пользуемых на предприятиях горной промышленности. Центро­бежные турбомашины могут быть как одно-, так и многосту­пенчатыми. Центробежная турбомашина (рис. 1) состоит из рабочего колеса 2 с лопатками 3, закрепленными на валу 5, подводящего устройства /, спирального улиткообразного отво­дящего устройства 4 и диффузора 6.

Центробежные турбомашины могут иметь рабочее колесо одностороннего всасывания (см. рис. 1), т. е. с подводом теку­чего к колесу с одной стороны, и двустороннего всасывания, т. е. с подводом текучего с двух сторон для увеличения подачи и компенсации осевого усилия на рабочее колесо. Поток текучего подводится к рабочему колесу в осевом направлении, а в обла­сти колеса приобретает радиальное направление. При враще­нии рабочего колеса в потоке текучего возникает разность дав­лений по обе стороны каждой лопатки.

Силы от давления лопаток на поток текучего создают вы­нужденное вращательное и поступательное движение текучего, увеличивая его давление и скорость. Таким образом, прираще­ние энергии поток текучего получает только в рабочем колесе. Остальные элементы центробежной турбомашины неподвижны, и в них один вид энергии текучего может преобразовываться в другой. В диффузоре 6 кинетическая энергия потока текучего преобразуется в потенциальную энергию.


Рисунок - 1 Центробежная турбомашина с односторонним всасыванием


Лекция №2
Тема1. Общие сведения о машинах для перемещения текучего
План лекции (с.17-39/1/):

  1. Устройство и принцип действия осевых турбомашин

  2. Устройство и принцип действия поршневых машин (СРСП)


1. Устройство и принцип действия осевых турбомашин
В осевой турбомашине (рис. 1) поток текучего параллелен оси вращения рабочего колеса, насаженного на вал 3 и вращае­мого в цилиндрическом кожухе 6. Рабочее колесо осевой турбо­машины состоит из втулки / с закрепленными на ней под неко­торым углом лопатками 2. Плавный подвод потока текучего к рабочему колесу обеспечивается коллектором 4 и передним обтекателем 5, раскручивание потока за рабочим колесом — спрямляющим аппаратом 7. Выход текучего из осевой машины осуществляется по кольцевому диффузору 8.

Лопатка рабочего колеса представляет собой слегка изо­гнутое и удобно обтекаемое крыло с закругленной набегающей на поток частью и заостренным концом, а собственно рабочее колесо — решетку из таких совместно работающих крыльев.

Конструкции лопаток центробежных и осевых турбомашин имеют существенные отличия.

Для безударного входа (уменьшения завихрений потока те­кучего при входе) перед рабочим колесом осевой турбомашины устанавливается специальный обтекатель 5. Обтекатель центро­бежных машин выполняется заодно с рабочим колесом.

Подводящее устройство обеспечивает подвод потока теку­чего к рабочему колесу с равномерным полем скоростей потока по его сечению.

Назначение отводящего устройства — собрать поток, выхо­дящий с большой скоростью из рабочего колеса, преобразовать его кинетическую энергию в потенциальную энергию давления и отвести текучее к нагнетательному патрубку или следующему рабочему колесу.

В горной промышленности осевые турбомашины применяют в основном в качестве вентиляторов.

Максимальный напор (давление), создаваемый рабочим ко­лесом турбомашины, определяется ее типом и предельно допустимыми окружными скоростями. Для получения больших напо­ров используют многоступенчатые лопастные турбомашины.


Рисунок 1 - Осевая турбомашина
2. Устройство и принцип действия поршневых машин (СРСП)
Объемные машины работают по принципу вытеснения жид­кости с изменением энергии давления p/pg; по принципу дей­ствия рабочей части их делят на поршневые и ротационные.

В поршневых машинах рабочий орган (поршень, плунжер) совершает возвратно-поступательное движение.

Основные рабочие части поршневых машин — цилиндр, ра­бочая поверхность которого тщательно обработана, и поршень, движущийся в нем возвратно-поступательно.

На рисунке 2 представлена схема поршневой машины простого действия. Цилиндр 7 сопряжен с клапанной коробкой 8, в гнез­дах которой расположены всасывающий 3 и нагнетательный 5 клапаны. Поршень 6, движущийся в цилиндре возвратно-посту­пательно, осуществляет всасывание жидкости из колпака 2 и нагнетание в трубу. Привод поршня от электродвигателя через кривошипно-шатунный механизм. Для заливки насоса исполь­зуется труба 1. Ход поршня S равен 2 r.

Для компенсации давления и равномерности подачи жидко­сти в нагнетательный трубопровод применяется воздушный кол­пак 4. Угловая скорость поршня ? ограничена действием возни­кающих инерционных сил, что затрудняет непосредственное сое­динение его с высокооборотным приводом. Из-за непостоянства скорости поршня в цилиндре машины подача нагнетаемой жид­кости неравномерна. Высокая всасывающая способность машин этого (Нв) типа позволяет создавать высокое давление нагне­тания.




Рисунок 2 - Схема поршневой машины простого действия


Лекция №3
Тема1. Общие сведения о машинах для перемещения текучего

План лекции (с.17-39/1/):

  1. Устройство и принцип действия ротационно-пластинчатых машин

  2. Устройство и принцип действия винтовых машин (СРСП)




  1. Устройство и принцип действия ротационно-пластинчатых машин


Под общим названием ротационных машин объединяется об­ширный класс машин, которые в то же время относятся к ма­шинам объемного типа. Различают ротационно-пластинчатые, водокольцевые, двухроторные и винтовые машины.

Преимущества ротационных машин — равномерность подачи воздуха; компактность и простота конструкций при относи­тельно высоких подачах; отсутствие рабочих клапанов и дина­мическая уравновешенность, позволяющая использовать высо­коскоростной привод.

Недостатки ротационных машин — большие потери на тре­ние и в связи с этим повышенный износ узлов и деталей, приво­дящий к снижению сроков межремонтного пробега.

В ротационно-пластинчатой машине (рис. 1) воздух в ма­шину поступает через всасывающий патрубок 1. При вращении ротора 2 рабочие пластины 4 отбрасываются центробежной си­лой, выдвигаются из пазов б и скользят по поршневым коль­цам 5. Воздух сжимается в отсеках а, ограниченных двумя пла­стинами и поверхностями ротора и корпуса 3. Как видно из схемы, в этом случае при вращении ротора пластины вдвига­ются в его пазы, обеспечивая непрерывное уменьшение рабо­чего объема. В нагнетательный трубопровод сжатый воздух по­ступает через патрубок 6. В зоне г пластины полностью утоп­лены в пазы ротора, который прижат к корпусу, что должно исключить прорыв воздуха со стороны нагнетания при всасы­вании. В ротационно-пластинчатых машинах предусмотрены водяные рубашки b охлаждения fк.




Рисунок 1 - Схема ротационно-пластинчатой машины

  1. Устройство и принцип действия винтовых машин (СРСП)


Винтовая машина (рис. 2) работает следующим образом. В корпусе машины 1 вращаются ведущий 2 и ведомый 3 ро­торы с поверхностями, выполненными в виде винтов и находя­щимися в зацеплении таким образом, что выступы ведомого вала входят во впадины ведущего. При всасывании воздух из зоны а попадает во впадины ведущего ротора, которые выпол­няют роль цилиндров. Поршнем служат выступы ведомого вала, которые, заполняя последовательно всю длину канала, образо­ванного впадинами, постепенно сжимают воздух. В момент, когда сечение впадины оказывается перед нагнетательным от­верстием, воздух, сжатый до конечного давления, поступает в систему нагнетания (зона б). Воздух сжимается и во впади­нах ведущего ротора, когда в них входят выступы ведомого ро­тора. Таким образом, винтовые машины являются типичными представителями машин объемного типа.






Рисунок 2 – схема винтовой машины

Лекция №4
Тема 2. Основные эксплуатационные параметры турбомашин (2 часа)
План лекции (с.17-39/1/):

  1. Эксплуатационные параметры турбомашин

  2. Теоретические характеристики турбомашин (СРСП)




  1. Эксплуатационные параметры турбомашин


Работу турбомашины характеризуют:

Подача (производительность) Q — количество транспор­тируемой турбомашиной жидкости в единицу времени. Изме­ряется в объемных единицах (м3/с, м3/мин, м3/ч) или в еди­ницах массы. Применительно к насосам принят термин подача, к вентиляторам — производительность.

Напор (давление) Н, создаваемый турбомашиной и представляющий собой приращение полной удельной (на 1 кг) энергии, полученной жидкостью в турбомашине. Напор измеря­ется в метрах столба жидкости, давление — в паскалях (1 Па = 1 Н/м2).

Давление (Па), создаваемое турбомашиной,
p=?gH,
где ?— плотность перекачиваемой среды, кг/м3; g = 9,81 м/с2 — ускорение свободного падения.

Применительно к насосам принят термин напор с обозначе­нием Н, а к вентиляторам и центробежным компрессорам — дав» ленке, обозначаемое соответственно Н и р.

Различают избыточное давление, т.е. избыток измеряемого манометром давления над барометрическим давлением внешней среды, и абсолютное давление, равное сумме барометрическогои измеренного манометром избыточного давления.

Мощность измеряется в ваттах (1 Вт = 1 Дж/с).

Различают полезную мощность Nn — приращение к турбомашине энергии потока в единицу времени и мощность турбомашины (на валу турбомашины) N — энергию, полученную турбомашиной от двигателя в единицу времени.

К.п.д. ? турбомашины — отношение полезной мощности, сообщаемой потоку жидкости, к мощности турбомашины.

Частота вращения п рабочего колеса турбомашины — число оборотов в минуту.

2. Теоретические характеристики турбомашин (СРСП)

Рабочие процессы, происходящие в вентиляторах и насосах, сходны, так как протекают они практически при постоянной плот­ности: вода и воздух сжимаются незначительно.

Зависимость между теоретической подачей QT центробежной турбомашины и создаваемым турбомашиной теоретическим на­пором Нт устанавливается в предположении отсутствия трения в: турбомашине, утечек жидкости через неплотности и наличии
в рабочем колесе бесконечно большого числа лопастей бесконечно малой, толщины. В таком случае поток жидкости разделился бы лопастями на элементарные струйки.

Лопасти рабочих колес центробежных турбомашин могут быть:

  1. загнутые вперед, когда ?2( < 90°, т. е. ctg ?2 > 0 (рис. 1, а);

  2. радиальные, когда ?2 = 90°, т. е. ctg ? = 0 (рис. 1, 6);

  3. загнутые назад, когда ?21> 90°, т. е. ctg ?2 В соответствии с этим в коорди­натных осях подачи QT и напора Нт (рис.1) строят теоретические индивидуальные характеристики турбомашины.



Из рисунка 1 видно, что при увеличении подачи QT напор турбомашин с колесами, имеющими лопасти, загнутые вперед, возра­стает, при радиальных лопастях остается постоянным, а при лопастях, загнутых назад, снижается.







Рисунок 1 - Рабочие колеса центробежных турбомашин и соот­ветствующие им теоретические индивидуальные характери­стики
Шахтные вентиляторы по сравнению с насосами характеризуются значительными производительностями и небольшими давлениями, поэтому необходимо иметь колесо большого диаметра. Центробежные вентиляторы имеют одно колесо (в целях сокра­щения габаритов вентилятора по оси вращения его вала). В центро­бежных вентиляторах небольшой производительности применя­ются колеса с лопастями, загнутыми вперед. При этом несколько снижается к. п. д., что в известной степени компенсируется при­менением диффузора. В вентиляторах большой производительности применяются рабочие колеса с лопастями, загнутыми назад, которые обеспечивают более высокий к. п. д.

Шахтные насосы по сравнению с вентиляторами характери­зуются значительными напорами и небольшими подачами. По­этому центробежные насосы обычно имеют несколько последова­тельно соединенных колес относительно небольших диаметров. Для насосов применяются колеса с лопастями, загнутыми назад. Та­кого же типа колеса применяются для центробежных компрес­соров.

Лекция № 5

Тема2. Основные эксплуатационные параметры турбомашин (2 часа)

План лекции (с.17-39/1/):

  1. Действительная индивидуальная характеристика турбомашины

  2. Характеристика внешней сети турбомашин (СРСП)




  1. Действительная индивидуальная характеристика турбомашины

Действительная индивидуальная харак­теристика турбомашины представляет собой зависи­мость между действительным напором Н и действительной по­дачей Q турбомашины при известных размерах машины и опре­деленной частоте вращения рабочего колеса. Действительный на­пор меньше теоретического из-за потерь в турбомашине, причинами которых являются: 1) конечное число лопастей колеса; 2) трение частиц жидкости между собой и о поверхности проточной части турбомашины; 3) затраты энергии на удары при вихревом движении жидкости внутри турбомашины; 4) затраты энергии на преобразование скоростного напора в статический.

Потери напора учитываются гидравлическим к. п. д. турбомашины, определяемым отношением полезной мощности турбомашины к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на потери напора в турбомашине. Гид­равлический к. п. д. зависит от качества изготовления турбома­шины, ее параметров и равен для современных машин ?г = 0,8... ... 0,96.

Действительная подача турбомашины, как и напор, меньше теоретической вследствие объемных потерь — утечек через неплотности в турбомашине. Эти потери характеризует объемный к. п. д. — отношение полезной мощности к сумме полезной мощ­ности и мощности, утраченной с утечками. В среднем объем­ный к. п. д. ?0 = 0,95 ... 0,98.

В турбомашине имеются также механические потери — за­траты энергии на трение в подшипниках, сальниках, жидкости о наружные поверхности дисков рабочего колеса (дисковое трение) и др. Эти потери определяются механическим к, п. д., который для современных турбомашин ?M = 0,95 ... 0,99.

Отношение полезной мощности к мощности турбомашины на­зывается к. п. д. турбомашины и является ее характеристикой. Он равен произведению гидравлического, объемного и механи­ческого к. п. д., т. е. ?= ?г ?0 ?M

Кривую действительной индивидуальной характеристики турбомашины можно получить, если из ординат теоретического напора Нт вычесть ординаты потерь напора Нп при соответствующих подачах (рис. 1).




Рисунок 1 - Формы действительных индивидуальных харак­теристик турбомашины: а и 6 — центробежных; в — осевой

Сравнение форм действительных индивидуальных характери­стик турбомашин, имеющих рабочие колеса с лопастями, загну­тыми вперед (рис. 1, а) и назад (рис. 1, б), показывает, что пер­вая характеристика имеет вид выпуклой кривой (горбатые харак­теристики), а вторая — падающей кривой (безгорбые характе­ристики) или имеет слабо выраженный горб. Форма характери­стики при определенных условиях оказывает влияние на устой­чивость режима работы турбомашины. Действительная индивидуальная характеристика осевой турбо-машины (рис. 1, в) имеет форму седлообразной кривой.

  1. Характеристики внешней сети турбомашин (СРСП)

Турбомашина соединена с внешней сетью: вентилятор с системой горных выработок, насос — с трубопроводом. Характеристика внешней сети представляет собой зависимость между подачей и напором, который должна развивать турбомашина для движения жидкости во внешней сети.

Напор турбомашины Н расходуется на подъем жидкости на геометрическую высоту Нг (для насосной установки это расстоя­ние по вертикали от поверхности воды в резервуаре до сливного отверстия напорного трубопровода), создание скоростного напора в сливном отверстии напорного трубопровода Hск и преодоление гидравлических сопротивлений во внешней сети — потери на­пора Нп. Скоростной напор:



Потери напора по длине трубопровода и в местных сопротив­лениях (повороты, сужения и т. д.)



где К — коэффициент, зависящий от шероховатости внутренней поверхности трубопровода; l — длина трубопровода; d — диа­метр трубопровода; ? — коэффициент местных сопротивлений; v — скорость движения жидкости в тру­бопроводе; ?с — суммарный коэффи­циент сопротивлений.



Рисунок 2- Характеристики внешней сети

Выразив v через подачу Q и попе­речное сечение FТ, внешней сети, по­лучим



причем



где R — постоянная сети (трубопровода)

На рисунке 2 характеристика внешней сети 1 построена для определенного по­перечного сечения ее FT и коэффициента сопротивления ?с . При уменьшении сечения FТ или увеличении коэффициента сопротивле­ния ?с увеличивается постоянная R, и характеристика 2 сети становится круче характеристики 1. При увеличении FТ или уменьшении ?с снижается RQ2, и характерис­тика 3 сети становится положе характеристики 1. К. п. д. внешней сети:



Рассмотренные характеристики внешней сети имеют место при турбомашинах, работающих с геометрической высотой подачи(насосы). Для турбомашин, работающих без геометрической вы­соты подачи,




и характеристика сети изображается параболой , которая выходит из начала координатных осей. Так как поперечное сечение сети может изменяться на ее протяжении (например, вентиляционная сеть шахты), для упро­щения расчетов пользуются понятием «эквивалентное отверстие» — абстрактное отверстие в идеально тонкой стенке, через которое проходит заданное количество воздуха, испытывающее при этом такое же сопротивление, как в фактической внешней сети турбомашины.

Эквивалентное, отверстие вентиляционной сети А 2) опреде­ляется на основании формулы



где Q — количество протекающего в сети воздуха, м3/с; ? — коэф­фициент сжатия струи (для воздуха ?= 0,65);— скорость воздуха, м/с; Нст — статическое давление.

Лекция № 6

Тема 3. Работа турбомашины на внешнюю сеть (2 часа)

План лекции (с.17-39/1/):
Устойчивые рабочие режимы турбомашин

Зная действительную индивидуальную характеристику турбомашины и характеристику внешней сети, построенные в одинако­вых масштабах, рабочий режим турбомашины, т. е. определенное значение ее подачи Q, напора Н и к. п. д. ?, находят как точку пересечения указанных характеристик. Графическое определение рабочего режима турбомашины на внешнюю сеть показано на рис. 1 а.

Точка I показывает рабочий режим турбомашины, которому соответствуют Q', Н' и ?'.B данном случае ?' ? ?тах. Для по­лучения наивыгоднейшего (оптимального) рабочего режима турбо­машины, соответствующего ?тах , надо изменить характеристику сети. В данном случае необходимо изменить характеристику увеличением поперечного сечения сети или уменьшением сопротивления в ней так, чтобы она приняла, вид кривой 4, тогда рабочий режим /// характеризуется величинами Q, Н и ?тах . Если еще изменить характеристику сети так, чтобы она приняла вид кривой 5, то рабочий режим // характери­зуется величинами Q", Н" и ?"? ?тах .

В практике эксплуатации турбомашин имеет место колебание режимов в определенных интервалах. Применительно к рис. 1, а этот интервал соответствует режимам /—///—//. Средневзве­шенный.к. п. д. турбомашины в данном интервале определяется по данным трех режимов:



Указанные изменения рабочих режимов турбомашины явля­ются результатом изменения характеристики внешней сети при постоянной характеристике турбомашины.

Изменение рабочих режимов турбомашины (рис. 1, б) может быть при постоянной характеристике сети, но при переменных характеристиках турбомашины, что можно осуществить измене­нием частоты вращения рабочего колеса турбомашины, числа рабочих колес и другими способами. Рабочие режимы турбомашины показаны точками ///—/—// с соответствующими значениями подачи, напора и к. п. д.

В общем случае рабочий режим турбомашины может изменяться в зависимости от характеристики внешней сети и характеристики турбомашины, на этом основано регулирование подачи и напора.




Рабочие режимы турбомашин с одной точкой пересечения характеристик турбомашины и внешней сети являются устой­чивыми, т. е. такими, которые могут автоматически восстанавли­ваться при устранении причин, вызвавших их изменение. Устой­чивый режим является необходимым условием нормальной ра­боты турбомашины.

Рисунок 1 - Рабочие режимы центробежной турбомашины: а — при неизменной характеристике турбомашины и изменяю­щейся характеристике внешней сети; б — при неизменной ха­рактеристике внешней сети и изменяющейся характеристике турбо­машины




Лекция № 7

Тема 3. Работа турбомашины на внешнюю сеть (2 часа)

План лекции (с.17-39/1/):
Неустойчивые рабочие режимы турбомашин

При турбомашинах, работающих с геометрической высотой подачи, может иметь место неустойчивый режим с двумя точками пересечения / и // (рис. 2) характеристик турбомашины / и се­ти 2 или отсутствовать режим, когда не пересекаются характери­стики 3 и 2. Неустойчивый режим и отсутствие режима свидётельствует о неправильном выборе турбомашины при заданной геометрической высоте.

Для устранения неустойчивого режима, который может воз­никать при эксплуатации турбомашин, необходимо: 1) увеличить частоту вращения так, чтобы характеристика турбомашины приняла вид кривой 4 с одной точкой /// пересечения с характери­стикой сети 2 (при этом окружная скорость колеса должна быть в допустимых пределах); 2) увеличить число последовательно соединенных колес так, чтобы характеристика турбомашины при­няла вид кривой 5 с одной точкой IV пересечения с характери­стикой сети 2.


Рисунок 1- Неустойчивый режим и отсутствие рабочего режима центробежной турбомашины

Рисунок 2 - Характеристики осевой турбо-
машины при различных углах установки лопастей рабочего колеса


Устранить неустойчивый режим изменением характеристики сети нельзя, так как турбомашина в конкретных условиях рабо­тает с определенной геометрической высотой подачи.

Для обеспечения устойчивой работы при выборе турбомашины необходимо соблюсти условие



где Н0 — напор турбомашины при подаче, равной нулю.

Для центробежных турбомашин, работающих без геометриче­ской высоты подачи (например, вентилятор), рабочий режим должен быть устойчивым, так как характеристика вентиляцион­ной сети выходит из начала координатных осей. Однако и здесь могут иметь место недопустимые режимы при совместной работе двух или нескольких вентиляторов на общую вентиляционную сеть

При установке с осевым вентилятором, даже при его самостоя­тельной работе на вентиляционную сеть, возможны неустойчивые режимы. На рис. 2 показаны характеристики осевой турбо­машины (вентилятора) при различных углах установки лопастей рабочего колеса. Эти характеристики в отличие от характеристик центробежных турбомашин имеют седлообразную форму, особен­но при углах установки лопастей свыше 20°.

При характеристике / осевой турбомашины и характеристике 2 внешней сети рабочий режим устойчивый, так как он определяется одной точкой / пересечения характеристик /и 2 (производи­тельность и давление изобразятся соответственно абсциссой и ординатой точки / на кривой /).

При увеличении сопротивления внешней сети (кривая 8) работа турбомашины будет неустойчивой — пересечение указан­ных характеристик произойдет в нескольких точках. Опасность по­явления неустойчивой работы осевых турбомашин возрастает при параллельной работе осевых вентиляторов. При углах установки лопастей свыше 20° обеспечить параллельную работу на общую вентиляционную сеть осевых вентиляторов практически трудно.

Нормальными рабочими режимами осевых турбомашин надо
считать режимы, расположенные вправо от вершины горба В
с ординатой Hmаx.

В ряде случаев эта рабочая часть характеристики при углах установки лопастей рабочего колеса свыше 20° недостаточна для нормальной работы осевых вентиляторов за весь срок службы их в шахтных условиях. Поэтому при подборе осевых вентиляторов часто ориентируются на их характеристики, соответствующие (по возможности) меньшим углам установки лопастей — обычно в пределах 20—30°.

В осевых вентиляторах для местного проветривания путем сохранения постоянного, сравнительно небольшого угла уста­новки лопастей рабочего колеса обеспечивается характеристика, изображаемая кривой 4.

Неустойчивую работу осевого вентилятора с характеристикой / на сеть с характеристикой 3 (см. рис. 2) можно устранить спо­собами, описанными применительно к центробежной турбомашине, и, кроме того: изменением угла установки лопастей (характери­стика 5); уменьшением сопротивления вентиляционной сети (характеристика 2). Характеристики вентилятора и сети при этом будут пересекаться только в одной точке, т. е. рабочий режим будет устойчивым.

Для конкретных условий работы на внешнюю сеть по заводским действительным индивидуальным характеристикам тур­бомашин можно подобрать турбомашину, которая, обеспечивая требуемые подачу и напор, является наивыгоднейшей в отноше­нии к. п. д., а следовательно, минимума потребления энергии за весь период эксплуатации турбоустановки.

Лекция №8

Тема4. Объёмные насосы
План лекции (с.17-39/1/):

  1. Классификация объемных насосов

  2. Классификация поршневых насосов (СРСП)

1. Классификация объемных насосов

Объемные насосы работают по принципу вытеснения жидко­сти с изменением энергии давления p/(pg). По действию рабо­чей части их делят на поршневые и ротационные.

Поршневые насосы подразделяют на собственно поршневые и плунжерные. Основные рабочие части поршневого насоса (см. рис. 1.3)—цилиндр 7 и движущийся d нем возвратно-поступа­тельно поршень 6. Последний осуществляет всасывание из трубопровода и нагнетание в трубопровод 5. Цилиндр 7 сопря­жен с клапанной коробкой 5, в гнездах которого расположены всасывающий 3 и нагнетательный 5 клапаны. Привод поршня от электродвигателя или дизеля через кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипа, шатуна и штока.



Рис. 1.3. Схема поршневой машины простого действия
Скорость поршня ограничена действием возникающих инер­ционных сил, что затрудняет непосредственное его соединение, поэтому вал насоса с высокооборотным приводом следует сое­динять через специальные устройства. Из-за непостоянства ско­рости поршня в цилиндре насоса подача нагнетаемой жидкости неравномерна. Насосы этого типа обладают высокой всасываю­щей способностью и могут создавать высокое давление нагне­тания.

Поршневые насосы применяют при бурении для нагнетания глинистого раствора в скважину и для цементирования сква­жин; при добыче нефти — в качестве глубинных насосов для гидравлического разрыва пласта.

2. Классификация поршневых насосов (СРСП)

Классификация поршневых насосов носит условный харак­тер, так как создание четкой классификации затруднительно из-за большого многообразия их конструкций. Поршневые на­сосы классифицируют по различным признакам:

по способу привода — приводные (с кривошипно-шатунным и бескривошипным приводами), прямодействующие и ручные. Поршень прямодействующих насосов связан общим штоком с поршнем цилиндра двигателя, составляющего с насосом один общий агрегат. В качестве рабочего агента двигателя могут быть использованы воздух, пар и находящиеся под давлением вода и масло. Наиболее распространены прямодействующие паровые насосы. Ручные насосы имеют ручной привод;

по назначению и роду перекачиваемой жидкости — для воды, горячих и холодных нефтепродуктов, кислот, глинистого и це­ментного растворов;

по расположению оси — горизонтальные и вертикальные;

по конструкции поршня — собственно поршневые и плун­жерные (скальчатого типа). Поршень плунжерных насосов вы­полнен в виде продолговатого цилиндра. Плунжерные насосы в основном применяют для высоких напоров, поршневые-—для малых и средних. Кроме того, применяют насосы с проходным поршнем, когда нагнетательный клапан помещается на самом поршне, и диафрагмовые, всасывание и нагнетание у которых достигается изменением формы гибкой диафрагмы;

по числу цилиндров — с одним насосным цилиндром, с двумя и тремя цилиндрами;

по создаваемому давлению —высокого, среднего и низкого давления;

по числу ходов поршня в минуту (по частоте вращения) — тихоходные, средней быстроходности и быстроходные;

по кратности действия — простого действия, имеющие одну рабочую полость (см. рис. 1.3), и двойного действия, у которых поршень работает двумя сторонами, используя при этом обе стороны цилиндра. У насосов двойного действия (рис. 2.12) две рабочие полости, поэтому за один оборот коленчатого вала ими подается почти удвоенное количество жидкости. Работа его более равномерна по сравнению с насосом простого действия.







Рис. 2.12. Схема насоса двойного действия:

1, 5 — всасывающие клапаны; 2, 4 — нагне­тательные клапаны; 3 — нагнетательная труба
Для обеспечения равномерности подачи применяют много­цилиндровые насосы, не отличающиеся конструктивно от опи­санных выше. Многоцилиндровые насосы можно классифициро­вать по числу рабочих полостей. Так, трехцилиндровый насос, имеющий три рабочие полости, состоит из трех насосов про­стого действия с общим коленчатым валом, кривошипы которого расположены под углом 120°.
Лекция №9

Тема4. Объёмные насосы
План лекции (с.17-39/1/):

        1. Дифференциальный насос (поршневой)

        2. Ротационные насосы (СРСП)


1. Дифференциальный насос (поршневой)
От описанных отличается конструкция дифференциального насоса, особенность которого — наличие двух камер, из которых одна имеет всасывающий и нагнетательный клапаны, другая клапанов не имеем и постоянно сообщена с нагнетательным тру­бопроводом. При ходе плунжера вправо в левую камеру жидкость всасывается через открывающийся всасывающий кла­пан, а из правой вытесняется в нагнетательный трубопровод. При ходе влево всасывающий клапан закрывается, из левой ка­меры жидкость вытесняется через нагнетательный клапан. Од­нако не весь объем жидкости поступает в нагнетательный тру­бопровод, часть ее заполняет освобождающееся пространство правой камеры.

Особенность дифференциального насоса — периодическое всасывание и непрерывное нагнетание. Равномерное нагнетание (в равных долях при ходе вперед и при ходе назад) возможно при площади сечения правой части плунжера в 2 раза мень­шей левой. Если учесть, что при ходе плунжера влево половина вытесняемой жидкости поступает в напорную, то другая её часть заполняет освобождающееся пространство в правой ка­мере, так как в ней диаметр плунжера меньше. При ходе вправо в напорный трубопровод поступает жидкость, вытесняемая из правой камеры частью плунжера большего диаметра. Диффе­ренциальный насос имеет не четыре, как насос двойного дей­ствия, а два клапана. При более равномерной работе в сравне­нии с насосом простого действия расход энергии здесь распре­деляется равномерно на оба хода — прямой и обратный.

Как видим, дифференциальный насос по подаче аналогичен насосу простого действия, а по способу действия — насосу двойного действия.

Для определения действительной подачи насоса необходимо учитывать потери, происходящие вследствие запаздывания от­крывания и закрывания клапанов, неплотностей в клапанах, поршне и сальниках и наличия воздуха в цилиндре насоса. По­тери от перечисленных выше факторов учитываются коэффи­циентом подачи ?, т. е.

Коэффициент ? называют коэффициентом подачи поршне­вого насоса или объемным к. п. д. ?0. Его значения зависят от размеров, конструкции и состояния насоса (а = 0,85-7-0,95).

Иногда коэффициент подачи, имеющий различный энергети­ческий смысл, разделяют на два коэффициента — ? = ?1?2, где ?1 = 0,9-0,95 - коэффициент наполнения, учитывающий потери объема от запаздывания закрывания клапанов и от наличия воз­духа в цилиндре; ?2 = 0,95 - 0,98 — коэффициент утечек через неплотности при нагнетании, он учитывает также влияние сжи­маемости жидкости, проявляемое только при высоких давлениях нагнетания.
2. Ротационные насосы (СРСП)
Ротационные насосы подразделяют на шестеренные, винто­вые, шиберные, пластинчатые; они обеспечивают высокую вса­сывающую способность поршневых насосов и плавную, равно­мерную безударную работу центробежных.

Им свойственны по­ложительные качества насосов объемного типа: значительная высота всасывания, повышенные давления нагнетания, весьма малое перемешивание перекачиваемой жидкости. От других ти­пов насосов ротационные отличаются меньшими размерами, ми­нимумом движущихся частей, отсутствием клапанов и клапан­ных коробок, простотой изготовления и эксплуатации, большей экономичностью. Основные их элементы — статор, ротор и отсекатель. Ротор — вращающийся рабочий орган, непосредственно приводимый электродвигателем. Статор — неподвижный орган с приемной и нагнетательной полостями. Отсекатель — рабочая часть, отсекающая некоторый объем от жидкости, перемещае­мой в полость нагнетания.

Лекция №10

Тема4. Объёмные насосы

План лекции (с.17-39/1/):

1. Шестеренные насосы

  1. Винтовые насосы (СРСП)

1. Шестеренные насосы

В ротационном насосе шестеренного типа ведущей шестер­ней 4 (рис. 2.11) служит ротор, ведомой— отсекатель. Жидкость из камеры всасывания 2 движется во впадинах 1 между зубьями в камеру нагнетания 3.

Шестеренные насосы просты по конструкции, компактны и надежны в эксплуатации. Они весьма удобны для перекачки жидкостей большой вязкости, применяются при транспортиро­вании битума, для централизованной подачи смазки в дизелях, для нагнетания масла в серводвигатели регуляторов турбин. Ше­стеренные насосы выпускаются на сравнительно небольшие по­дачи (от 0,2 до 50 л/с), на давление нагнетания до 3 МПа и ча­стоту вращения до 3000 мин-1. Насосы могут быть различного исполнения: стационарными или передвижными; с электродви­гателем на плите или без него; с креплением корпуса на лапах или на фланце двигателя; со штуцерным или фланцевым под­соединением патрубков и т. п.


Рис. 2.11. Ротационный насос шестерен­ного типа:

1 — разгрузочные канавки; 2 и 3 — камеры со­ответственно всасывания и нагнетания;, 4 — ве­дущая шестерня
В корпусе насоса помещены два находящиеся в зацеплении зубчатых колеса — ведущее и ведо­мое. При вращении они засасывают жидкость со стороны выхода зубьев из зацепления и выталкивают со стороны входа в за­цепление. Зубья выполняются эвольвентного профиля. Жид­кость переносится между зубьями шестерен, выжимается из этих впадин на противоположной стороне насоса при вхождении зубьев одной шестерни во впадины другой. Бесшумная и спокойная работа достигается использованием шевронных шесте­рен, при работе которых не создаются осевой силы и не тре­буется специальных канавок и других мер для разгрузки объема в межзубовой впадине. Разгрузочные канавки, по которым сте­кает жидкость, зажимаемая между зубьями, предназначены для предотвращения чрезмерного увеличения давления в зам­кнутой зубом впадине и образования вакуума при выходе зуба из впадины (см. рис. 2.11).

Шестеренные насосы могут использоваться как гидродвига­тели в составе гидроприводов. Они изготовляются на давление до 107 Па, обеспечивают подачу до 500 л/мин.

Ротационные насосы получили самое широкое распростра­нение. Основная область их применения — перекачивание вяз­ких жидкостей со смазывающей способностью. Ныне создан ряд насосов, способных перекачивать различные несмазывающие жидкости, в том числе и содержащие механические примеси. К этой группе насосов относятся одновинтовые, шестеренные, коловратные, двухвинтовые. Так, например, одновинтовые на­сосы применяют при откачке загрязненной воды из угольных шахт, при добыче нефти из скважин, для подъема врды из ко­лодцев. Ротационные насосы входят в состав гидротурбинного оборудования, масляных систем дизелей и паровых турбин, гид­роприводов в машиностроении.

2. Винтовые насосы (СРСП)

Винтовые насосы имеют преимущества насосов объемного типа: высокое давление, значительную высоту всасывания и ма­лое перемешивание перекачиваемой жидкости. Они обладают особенностями, выгодно отличающими их от поршневых насо­сов,— простотой и компактностью конструкции (движущая де­таль— один винт), отсутствием клапанов и сложных проходов, снижающих гидравлические потери на местные сопротивления.


Рис. 2.13. Одновинтовой насос

Равномерная подача жидкости машин этой группы улучшает условия всасывания и снижает инерционные усилия. По массе они в 5—10 раз легче поршневых насосов тех же параметров, а к. п. д. превышает к. п. д. центробежных насосов таких же значений подач и напоров. Привод насоса непосредственный от электродвигателя.

Одновинтовые насосы используют при подачах 40—60 м3/ч, давлениях 2,5—3,5 мПа; они долговечны при работе с жидко­стями, содержащими механические примеси и не обладающими смазывающими свойствами. Одновинтовой насос (рис. 2.13) со­стоит из корпуса 1 с профилированной внутренней винтовой по­верхностью (обойма 2), в котором вращается винт 3. Центр его сечения несколько сдвинут относительно оси вращения на неко­торую величину е (эксцентриситет). Винт насоса однозаходный — любое его поперечное сечение представляет круг. В обыч­ных конструкциях винты изготовляют из стали, а обоймы из резины. При повороте винта на 360° осевое перемещение обра­зующей полости составляет шаг винта. Обойма — полый ци­линдр с профилированной внутренней поверхностью двухзаход-ного винта. Шаг винтовой поверхности обоймы равен удвоен­ному шагу рабочего винта t. При вращении винта в обойме об­разуются замкнутые полости, заполняемые жидкостью. Подача одновинтовых насосов зависит от общего объема замкнутых полостей, образуемых в единицу времени.

Одновинтовой насос работает таким образом: в момент, когда объем первой на сто­роне всасывания полости увеличивается, давление в ней пони­жается и вследствие создаваемой разности давлений в прием­ной части насоса и полости последняя заполняется жидкостью. Затем при дальнейшем вращении винта образуется замкнутая полость, которая начинает передвигаться к концу обоймы, пе­ренося туда некоторый объем жидкости. При полном повороте винта вдоль оси обоймы жидкость передвигается на один шаг обоймы, выливаясь через постоянное сечение 4De, где D — диа­метр сечения винта, 4е — расстояние между центрами двух кру­гов, образующих двухзаходную винтовую поверхность обоймы. При установившемся движении винта подача насоса строго по­стоянна. Расчетная подача одновинтового насоса определяется объемом полостей, заполняемых жидкостью, и скоростью осе­вого перемещения жидкости.

Действительная подача Q жидкости меньше теоретической из-за утечек q жидкости из полости нагнетания в полость вса­сывания через зазоры и каналы в насосе, неплотности заполне­ния камер (рабочих) винтов, наличия воздуха и газа в жид­кости.

Лекция №11
Тема 5. Рудничные центробежные и осевые вентиляторы

План лекции (с.17-39/1/):

1. Общие сведения

2. Классификация вентиляторных установок

3. Типы центробежных вентиляторов (СРСП)
1. Общие сведения

Вентиляторы представляют собой большую группу компрес­сорных машин, используемых на промышленных предприятиях для перемещения больших количеств различных газов под от­носительно небольшим напором, максимальное значение кото­рого не превышает 15000 Па.

Вентиляторы по развиваемому давлению подразделяют на вентиляторы низкого (до 1000 Па), среднего (1000—3000 Па) и высокого (3000—15000 Па) давления. По условиям всасывания различают вентиляторы одно- и двустороннего всасывания, а по условиям нагнетания воздуха в напорный патрубок — диффузорные и бесдиффузорные.

В некоторых вентиляторах, особенно развивающих большие подачи перед входом в рабочее колесо, предусматривается ус­тановка направляющего аппарата с поворотными лопатками, предназначенными для регулирования напора и подачи венти­ляторов. Вентиляторы могут быть соединены с приводом при помощи жесткой муфты, гидромуфты и ременной (плоско- или клиноременная) передачи. Привод через гидромуфту обеспечи­вает плавность пуска, а также бесступенчатость регулирования изменением частоты вращения, подачи и напора.

В промышленности вентиляторы имеют самое разнообраз­ное применение:

1. санитарно-техническое — для проветривания шахт и рудников;

2. для вентиляции промышленных зданий в си­стемах принудительной вентиляции (как приточной,- так и вы­тяжной);

3. для обогрева зданий в системах воздушного отопле­ния в сочетании с нагревателями воздуха (калориферами);

4. для кондиционирования воздуха;

5. технологическое — для перемеще­ния воздуха в больших количествах на технологические нужды в системах очистки воздуха, подачи воздуха реакторам, созда­ния разрежений в аппаратах, отсоса дымовых газов, подачи воздуха на охлаждение электроприводов, создания избыточного давления между ротором и статором электродвигателей во взрывоопасных цехах.

В соответствии с условиями применения вентиляторы выпус­кают как в обычном, так и во взрывобезопаснюм исполнении.

Во взрывобезопасных конструкциях применяют материалы, при соударении которых не образуются искры, а также исключа­ются пирофорные соединения при перемещении газов с приме­сями H2S. В вентиляторах часто используют сплавы алюминия.

Новые установки обеспечивают экономичное проветривание шахт с подачей (производительностью) от 5 до 700 м3/с и ста­тическим давлением от 500 до 9000 Па. Они имеют устройства для экономичного регулирования подачи: осевой направляющий аппарат (ОНА) или регулируемый электропривод. Односторон­ние вентиляторы регулируются поворотом лопаток ОНА, снаб­женного механизмом одновременного поворота с ручным (не­большие вентиляторы) или механическим приводом, допускаю­щим дистанционное и автоматическое регулирование на ходу. Двусторонние вентиляторы ВЦД-32М и ВЦД-47У могут регу­лироваться поворотом лопаток ОНА и при помощи регулируе­мого электропривода.

2. Классификация вентиляторных установок

Вентиляторные установки классифицируют по ряду призна­ков:

по назначению — на главные, обеспечивающие подачу всего количества воздуха для проветривания шахты, вспомогательные, работающие при нагнетательно-всасывающем способе про­ветривания на всасывание последовательно с главным нагнета­тельным вентилятором для проветривания всех или части гор­ных выработок; участковые, боковые, секционные, служащие для самостоятельного изолированного проветривания отдельных крыльев или участков, местного или частичного проветривания, которые берут часть воздуха из общего потока для проветри­вания только данной выработки;

по расположению — на поверхностные и подземные. Главные вентиляторные установки всегда располагают на поверхности, установки местного проветривания — под землей;

по способу проветривания — на установки с вентиляторами, работающими на всасывание, и работающими на нагнетание.

Всасывающие вентиляторы, отсасывая из забоев и горных выработок воздух, содержащий вредные примеси, газы и пыль, создают в горных выработках разрежение. В шахтах, опасных по газу и пыли, должна применяться всасывающая вентиляция.

Установки главного проветривания с вентиляторами, ра­ботающими на нагнетание, создают в горных выработках дав­ление, превышающее атмосферное. Нагнетательное проветрива­ние допускается только для негазовых шахт и лишь как исклю­чение для неглубоких шахт первой категории по газу.

3. Типы центробежных вентиляторов (СРСП)

Для обеспечения необходимых вентиляционных параметров и повышения экономичности проветривания требуется постоян­ное совершенствование центробежных машин. Выпускаемые центробежные вентиляторы одно- и двустороннего всасывания имеют рабочие колеса с профилированными и назад загнутыми лопатками.

В вентиляторах двустороннего всасывания два колеса од­ностороннего всасывания параллельны, за счет этого достига­ется возрастание подачи без увеличения диаметра колеса. Вентиляторы двустороннего всасывания имеют шифр ВЦД (вентилятор центробежный двусторонний), одностороннего вса­сывания—шифр ВЦ.

Срок службы каждой из шахтных вентиляторных установок составляет 10—15 лет; за это время существенно меняются со­противление сети и температура проветриваемых выработок, а следовательно, подача и давление вентилятора. Для обеспе­чения необходимых вентиляционных параметров центробежные вентиляторы снабжены регулирующими устройствами: аэроди­намическими, к которым относятся ОНА и поворотные за­крылки лопаток рабочих колес; электрическими — комплектами регулируемого электропривода.

Вентиляторы, регулируемые закрылками лопаток рабочих колес, имеют шифр ВЦЗ (вентилятор центробежный закрылочный); машины с электрическим регулированием специаль­ного шифра, как правило, не имеют. В некоторых случаях в шифр вентилятора вводится обозначение его назначения: так, ВШЦ-16 (шурфовый); ВЦПД-8УМ и ВЦП-16 (П — проходче­ский); ВРЦД-4,5 (Р — рудничный).


Лекция №12
Тема 5. Рудничные центробежные и осевые вентиляторы

План лекции (с.17-39/1/):

  1. Основные параметры и техническая характеристика центробежных вентиляторов

  2. Основные параметры и техническая характеристика ВЦД-47,5У



Основные параметры и техническая характеристика
Основной параметр шахтных центробежных вентиляторов — диаметр рабочего колеса, который входит в шифр машины (в дециметрах).

К вентиляторам одностороннего всасывания относятся ВЦ-7, ВЦ-11, ВЦП-16, ВШЦ-16, ВЦ-25, ВЦ-32. Основной элемент, обусловливающий компоновочное решение и конструктивные особенности этих вентиляторов — ротор, который может быть либо консольным (ВЦ-ИМ, ВШЦ-16, ВЦП-16, ВЦ-25М) либо двухопорным с рабочим колесом, расположенным между под­шипниковыми опорами. Последнее решение нашло место в бо­лее крупных вентиляторах — ВЦ-31,5М. Рабочее колесо венти­лятора ВЦ-7, насаженное непосредственно на вал электродви­гателя, предназначено для установки в подземных выработках.

Центробежные вентиляторы (с диаметрами рабочих колес 1100 и 1600 мм), например, ВШЦ-16 (рис. 1), состоят из ро­тора 5, рабочего колеса 3, спирального кожуха 4, входного кол­лектора 1, осевого направляющего аппарата 2 и сварной рамы 6.

Вентилятор ВШЦ-16 применяется преимущественно для флангового проветривания и устанавливается на вентиляцион­ных шурфах, ВЦП-16 — для проветривания забоев стволов при их проходке; вентилятор ВРЦД-4,5 разрабатывался специально для вентиляции глубоких рудников.

К вентиляторам двустороннего всасывания относятся ВЦПД-8УМ, ВЦД-31.5М, ВЦД-47,5У, ВЦД-47.5А. Аэродинами­ческие качества этих машин таковы, что они обеспечивают по­дачу больших количеств воздуха, развивая при этом высокое давление, поэтому они применяются при проветривании глубо­ких труднопроветриваемых шахт и рудников.

Рисунок 1 - Вентилятор ВЩЦ-16





Вентиляторы ВЦД-32М и ВЦД-47,5У (рис. 2) имеют много общего в конструкции. Рабочее колесо 5 двустороннего всасы­вания расположено посередине между опорами на валу 10 ро­тора; в вентиляторе ВЦД-32М оно насажено на посадочную проточку обода вала; в ВЦД-47,5У — на ступицу 8, закреплен­ную на валу на шпонке и прессовой посадке. Ступица 8 вы­полнена из двух половин с конусными наружными поверхно­стями, что позволяет направить воздушный поток из всасываю­щей коробки 2 при повороте на лопаточный венец и улучшить условия обтекания. В вентиляторе ВЦД-31,5М с этой целью, а также для увеличения поперечной жесткости коренного диска предусмотрены литые обтекатели. Как в том, так и в другом случае рабочее колесо крепится коренным диском к ободу вала или ступицы болтами, что облегчает монтаж и демонтаж, улуч­шает ремонтопригодность машины.

Лопатки 9 осевого направляющего аппарата одновременно устанавливаются на определенный угол с помощью кольцевого привода 4. За рабочим колесом 5 вентилятора располагается отвод. В большинстве вентиляторов .он состоит из спирального корпуса и диффузора 7.

Приводные муфты в обоих вентиляторах зубчатые 1. На­ружные обоймы соединены между собой вставкой. Наличие вставки и монтажного расстояния между торцами валов венти­лятора и двигателя 11 позволяет заменять детали муфты и подшипники без демонтажа двигателя. В вентиляторе ВЦД-47.5У зубчатые муфты 1, закрепленные на обоих концах глав­ного вала 10, соединяют вентилятор с двумя приводными дви­гателями 11 равной мощности.

В боковины статорной части 6 встроены входные конуса 3, в которых расположены лопатки 3 и 9 ОНА. Вентиляторы дву­стороннего всасывания ВЦД-31,5М и ВЦД-47,5У отличаются конструкцией направляющих аппаратов. При увеличении габа­ритов машин приводные кольца аппаратов, охватывающие кор­пус снаружи, не позволяют обеспечить достаточную четкость и надежность работы механизмов в связи с нежесткостью этих колец, отсутствием в них внутренних связей. Лопатки направ­ляющих аппаратов 9 вентиляторов ВЦД-31.5М и ВЦД-47,5У поворачиваются с помощью специальных кольцевых редукто­ров, корпуса которых подвешены во входных конусах на спицах.

Крупнейшими в отечественном и зарубежном вентиляторостроении являются центробежные вентиляторы двустороннего всасывания ВЦД-47,5А, предназначенные для проветривания наиболее глубоких полиметаллических рудников.





Рисунок 2 - Вентилятор ВЦД-47,5У

Лекция № 13

Тема 5. Рудничные центробежные и осевые вентиляторы

План лекции (с.17-39/1/):

  1. Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиляторных установок

  2. Область промышленного использования вентиляторной установки (СРСП)



1. Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиляторных установок

При вращении рабочего колеса вентилятора его лопасти оказывают динамическое воздействие на обтекающий их поток воздуха. При этом возникают аэродинамические силы, создающие прира­щение полного давления, необходимого для движения воздуха в шахте.

Теоретическое давление, создаваемое вентилятором, равно произведению плотности воздуха р на разность произведений окружных скоростей и и окружных про­екций абсолютной скорости си на выходе из рабочего колеса и на входе в него, т. е.



Если направляющим аппаратом на входе рабочего колеса поток закручивается в направлении вращения колеса (+с1и), то давление и потребляемая вентилятором мощность уменьша­ются, при обратном закручивании(-с1и)— возрастают.

Создаваемое вентилятором давление зависит от: формы и числа лопастей, угла их установки относительно плоскости вра­щения в осевых вентиляторах; угла выхода потока в центро­бежных вентиляторах; размеров рабочего колеса и частоты его вращения; производительности вентилятора; форм и размеров всей проточной части вентилятора.

Полное давление Н вентилятора меньше теоретического на величину потерь, учитываемых гидравлическим к. п. д. вентилятора. Гидравлический к. п. д. — есть отношение полезной мощности (без учета потерь)к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических по­терь, т. е. к мощности, определяемой по фактическому давлению, которое развивает вентилятор Таким образом, при одном и том же значении Q можно записать



Полное давление Н развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений в вентиляционной сети (статическое давление Нст) и на сообщение потоку на выходе из диффузора вентилятора в атмосферу некоторой скорости (динамическое —
скоростное давление Нд). Следовательно, статическое давление вентилятора меньше полного на величину динамического давления.

Отношение полезной мощности, определенной по полному давлению вентилятора, к потребляемой мощности (на валу венти­лятора) называется полным к. п. д. вентилятора. Аналогично по статическому давлению определяется статический к, п. д. венти­лятора. :



Рисунок 1- Индивидуальные аэродинамические характеристики вентилятор­ных установок
Экономичность вентилятора при работе на всасывание оцени­вается статическим к. п. д. ?ст (так как динамическое давление на выходе из диффузора бесполезно теряется), а при работе на нагнетание — полным к. п. д. ?.

Применительно ко всей вентиляторной установке, под которой понимают вентилятор с примыкающими к нему участком вентиля­ционного канала и выходными элементами, введены понятия дав­лений и к. п. д. установки: Ну и Ну.ст;?у и ?у.ст

Аэродинамические качества вентилятора характеризуются производительностью Q, давлением Нст или Н, к. п. д. ?ст или ? и потребляемой мощностью N — мощностью на валу вентилятора.

Зависимость между указанными параметрами данного венти­лятора при определенных углах установки ? лопастей рабочего колеса, лопаток направляющего и спрямляющего аппаратов и при постоянной частоте вращения его ротора называется аэродинамической характеристикой вентилятор. Она получается опытным путем при испытаниях вентилятора.

Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиля­торных установок показаны на рис. 1 Рабочий участок 1—2 характеристики установки с центробежным вентилятором (рис. 1, а) получен из условия экономичности. Работа главной вентиляторной установки считается экономичной при и вспомогательной при

На характеристиках установок с осевыми вентиляторами (рис. 1, б) слева от точки В — область неустойчивой, т. е. недо­пустимой работы.
2.Область промышленного использования вентиляторной установки (СРСП)
Для каждого угла установки лопастей и закрылков вентиля­торная установка имеет свою аэродинамическую характеристику. Область промышленного использования вентиляторной установки включает рабочие участки аэродинамических характеристик для различных углов установки лопастей при одина­ковой частоте вращения ротора.





Рисунок 2 - Области промышленного использования вентиляторов:

а — осевого, б — центробежного

Область промышленного использования центробежного венти­лятора (рис. 2, б) при регулировании направляющим аппаратом заключена между рабочими участками аэродинамических харак­теристик, соответствующих предельным углам установки лопаток направляющего аппарата, и линией минимально допустимого к. п. д.

Показателем экономичности вентиляторной установки явля­ется средневзвешенный статический к. п. д. в нормальной области рабочих режимов. Эта область является частью области промышленного использо­вания, в которую входят режимы с наиболее высокими значени­ями статического к. п. д.

Шахтные вентиляторы в связи с подвиганием очистных .и подготовительных забоев работают на вентиляционную сеть с беспрерывно изменяющимся сопротивлением. Оказывает также влияние естественная тяга — движение воздуха, в выработках под действием различных естественных факторов, изменение подсосов и утечек воздуха через неплотности в надшахт­ном здании, необходимость иногда в кратковременном увеличе­нии расхода воздуха по шахте. В аварийных случаях возникает необходимость в изменении направления (реверсирования) воз­душной струи.

Следовательно, шахтная вентиляторная установка должна быть регулируемой и обеспечивать при необходимости реверсирование воздушной струи.

Регулирование рабочего режима венти­лятора необходимо для поддержания требуемой его производительности независимо от изменения её характеристики.


Модуль №3 ШАХТНЫЕ ПОДЪЕМНЫЕ УСТАНОВКИ

Лекция № 20

Тема МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

План лекции:

1. Общие сведения о подъемных установках

2. Подъёмные сосуды. Бадьи

1. Общие сведения о подъемных установках

Подъемные установки классифицируют по:

  1. высоте подъема для шахт: неглубоких — до 500 м; средней глубины — от 500 до 1000 м; глубоких от 1000 до 1500 м; сверх­глубоких — более 1500 м;

  2. назначению: главные — для подъема полезного ископаемого; вспомогательные — для спуска —подъема людей и транспорти­рования различных грузов (породы, оборудования, материалов), причем они могут быть людские, грузовые и грузолюдские; проходческие— для транспортирова- ния грузов и людей при проходке II углубке стволов шахт;

  1. ориентировке пути транспорта: вертикальные, наклонные (последние изучаются в курсе шахтного транспорта);

  2. типу подъемных сосудов: с бадьями, с неопрокидными кле­тями, со скипами, с опрокид-ными клетями;

  3. типу органов для навивки подъемного каната: с органами навивки постоянного радиуса цилиндрические барабаны, ведущие лживы трения), с органами навивки переменного радиуса (бицилиндроконические барабаны и др.);

  4. числу подъемных канатов: одноканатные, многоканатные;

  5. уравновешиванию: неуравновешенные системы, уравнове­шенные системы (с уравновешивающим подвесным канатом при органах навивки постоянного радиуса, с органами навивки пере­менного радиуса);

8) типу электропривода: с асинхронным электроприводом, о приводом постоянного тока.

Подъемные установки с двухэтажными неопрокидными кле­тями и со скипами показаны на рис. 1.

При клетевом подъеме (рис. 1, а) разгрузочно-погрузочные операции производятся одновременно в клети / на нижнем / или промежуточном // горизонтах шахты (соответственно нижняя и промежуточная приемные площадки) и в клети 2 в надшахтном здании /// (верхняя приемная площадка)

Движение клетей производится подъемной машиной 3 с по­мощью подъемных канатов 4, переброшенных через направляющие шкивы 5 на копре 6. При вращении двигателем органов навивки канатов один канат навивается, а другой свивается с них, благодаря чему происходит одновременный подъем одной клети и спуск другой.

При скиповой установке (рис. 1, б) груженая вагонетка / разгружается с помощью опрокидывателя 2 в бункер 3, откуда через дозатор 4 загружается скип 5. Одновременно с загрузкой скипа 5 разгружается скип 6 в бункер 7 на поверхности.

При установке с опрокидными клетями загрузка их полезным ископаемым аналогична загрузке обыкновенных клетей, раз­грузка в бункер на поверхности осуществляется поворотом плат­формы клети вместе с вагонеткой на угол 135°.

Иногда вместо двухклетевой и двухскиповой установок при­меняется одноклетевая или односкиповая установка с подъемным сосудом на одной ветви каната и противовесом на другой.

Подъемная машина состоит из органов навивки подъемных канатов, редуктора, подъемного двигателя, аппаратуры управле­ния и защиты и располагается либо в здании на уровне земли, как показано на рисунке 1, либо ни копре при многоканатных уста­новках.







Рисунок 1 - Подъемные установки: а— клетевая; 6 — скиповая

2. Подъемные сосуды. Бадьи

Бадьи применяют при проходке и углубке ство­лов шахт для спуска-подъема людей и транспор­тирования породы, мате­риалов и оборудования.

Бадья (рис. 2, а) со­стоит из сварного кузова 1 и дуги 2. Кузов и днище бадьи изготовляют из листовой стали толщиной со­ответственно 6...8 и 10…12 мм.

Бадьи делятся на самоопрокидывающиеся (БСП) и неопрокидные (БП).

Самоопрокидывающаяся бадья в нижней части кузова имеет две цапфы 3,
вокруг которых она поворачивается при разгрузке. Цапфы входят в гнезда 4 направляющей рамки (рис. 2, б), которая перемещается проводниках обеспечивая устойчивое положение бадьи при движении ее по стволу. Для предохранения людей, находящихся в бадье, от случайно падающих предметов направляющая рамка имеет зонт 5.

Неопрокидиая бадья по конструкции аналогична самоопроки­дывающейся. Для разгрузки ее на днище закреплены два кольца.

Концевая нагрузка на канат складывается из массы бадьи, под­носного устройства, направляющей рамки и содержимого бадьи.

Бадью подвешивают к канату с помощью подвесного устройства (рис. 3). Дуга бадьи входит в зев крюка 1 (рис. 3, а) с защел­кой 2. Крюк опирается на упорный подшипник 5, вмонтированный и нижнюю траверсу 4. Верхняя траверса 5 соединяется с нижней щеками 6. Канат закрытой конструкции закрепляется в основной клиновой муфте 7.л страхующей игольчатой муфте 8. Обе муфты рассчитаны на полную нагрузку, действующую на прицепное уст­ройство. В клиновой муфте канат удерживается тремя запрессованными секторными клиньями. В игольчатой муфте распущенный конец каната расклинен секторными и игольчатыми кли­ньями.

Подвесное устройство для прядевых канатов (рис. 3, б) аналогично описанному, причем канат закрепляется в клиновой муфте 9. В этом устройстве применены контрольные жимки 10, упорный жимок 11 и шайба-амортизатор 12.






Рисунок 2 - Самоопрокидывающаяся бадья: а — общий вид: б — направляющая рамка






Рисунок 3 - Подвесные устройства бадей а — для канатов закрытой конструкции; б - для прядевых канатов

Лекция № 25

Тема МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

План лекции:

  1. Клети

  2. Подвесные устройства подъёмных сосудов

1. Клети

На шахтах в настоящее время применяют одноэтажные и двух­этажные клети на одну, реже — две вагонетки в этаже.

Клеть (рис. 1) состоит из каркаса /, образуемого горизон­тальными рамами с вертикальными стойками, подвесного устрой­ства 2, парашюта 3, направляющих башмаков или роликов 4 для направления клети по проводникам ствола, стопоров 5 для удер­жания вагонетки в клети, направляющих муфт 6 (при применении парашютов, действующих на тормозные канаты 7), дверей 8, наде­ваемых при спуске — подъеме людей с торцевых сторон клети и крыши 9. Стенки клети изготавливают из листовой перфорирован­ной стали толщиной 2—3 мм.

В
7
катывание вагонеток в клеть производится их самокатным дви­жением или толкателем. Вкатываемая вагонетка выталкивает вагонетку, находящуюся в клети.

2. Подвесные устройства подъёмных сосудов

П
5
рисоединение подъемных канатов к клетям и скипам произ­водится при помощи подвесных устройств, которые могут отсоеди­няться от грузонесущей конструкции подъемных сосудов.

По ПБ запас прочности подвесного устройства подъемных сосудов, в которых транспортируются люди, должен быть 13-кратным по отношению к максимальной статической нагрузке, а для сосудов исключительно грузовых подъемов — 10-кратным.

Подвесное устройство состоит из прицепного устройства, к которому присоединяется подъемный канат, и элементов подвески, соединяющей прицепное устройство с грузоподъемной конструк­цией подъемного сосуда.

К
7

5
прицепным устройствам относятся безжимковые рычажноклиновые коуши и клиновые безжимковые коуши с односторонний зажатием каната, а также грушевидные жимковые коуши.

Рисунок 1 – Неопрокидная клеть



Рисунок 2 - Прицепное устройство подъ­емных сосудов — рычажно-клиновой коуш
В рычажно-клиновом коуше КРГ (рис.2) сосуд своей мас­сой воздействует на рычаги 4, которые с помощью вертикаль­ных 2 и горизонтальных 3 клиньев передают усилие на обрат­ные клинья 1, удерживающие подъемный канат. Корпус 6 при­крыт снизу опорной втулкой 5, не допускающей ослабление за­жима при напуске каната. Втулка позволяет ослабить зажим при перепанцировке каната. Ниже втулки на расстоянии 40 мм устанавливают контрольный зажим, который при случайном проскальзывании каната в коуше упрется во втулку.

В описанном коуше сильный пережим каната в жестких клиньях вызывает у входа каната в коуш большие напряжения изгиба и контактные напряжения, в связи с чем снижаются ра­ботоспособность и долговечность канатов.





Этого недостатка нет в безжимковом клиновом коуше ККБ с односторонним зажимом каната (рис. 3). В корпус такого коуша входит подвижный клин 1. Щеки корпуса 2 соединены между собой болтами 3. На клине 1 имеется футерованная вставка 4. Канат 5 охватывает ручей клина, проходит через опорный вкла­дыш 6 и крепится к скобе 7. На канате имеется контрольный за­жим 5, со стороны входа каната установлен гаситель поперечных колебаний 9 — цилиндрическая втулка, закрепленная на коуше, г набором резиновых колец различной жесткости. Винтовое на­тяжное устройство 10 необходимо для фиксации клина в зажатом положении. С подъемным сосудом коуш соединяется пальцем 11.


Рисунок 3 - Прицепное устройство подъ­емных сосудов —клиновой коуш

Лекция № 29

Тема МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

План лекции:

1.Парашюты

2. Посадочные кулаки

3. Качающаяся площадка

1.Парашюты

Согласно ПБ клети, служащие для спуска и подъема лю­дей, за исключением клетей многоканатных установок, снаб­жают парашютами, которые должны обеспечивать автомати­ческую остановку клети при обрыве каната и безопасный для людей режим торможения. Замедление порожних клетей при их улавливании должно быть не более 50 м/с2, а при остановке клетей с максимальным числом людей —не менее 6 м/с2.

Парашют состоит из ловителей и приводного механизма. Источником энергии для действия парашюта служит масса клети и сила пружины.

Парашюты своими ловителями могут действовать либо на специальные тормозные канаты, либо на проводники: ПТК с мгновенным захватом ловителями двух тормозных канатов при обрыве подъемного каната; ПТКП для установок с проти­вовесом; ПКЛ с мгновенным захватом эксцеитриковоклинового ловителя за один тормозной канат; ПДП, улавливающие клеть за деревянные проводники.



8

7

5

Рисунок 1 – Парашют ПТК
2. Посадочные кулаки




В парашютах ПТК при обрыве подъемного каната пружина 7 (рис.1) отжимает вниз шток бис помощью траверсы 1 и серег 2 поворачивает рычаги 3 вокруг оси 4. В связи с этим клинья 5 посредством рычага 3 поднимаются вверх и захваты­вают тормозные канаты 8, па которых повисает клеть.

Парашюты ПДП состоят из пружинного механизма, рычаж­ной передачи и четырех ловителей (по два на каждый про­водник). При обрыве каната ловители своими гребнями внед­ряются в деревянные проводники.


Клети на приемных площадках устанавливаются на кулаки или остаются висящими на канате.

Посадочные кулаки состоят из двух пар откидных кулаков, установленных по торцовым сторонам клети, тяги привода и противовесов. При движении клети кулаки откинуты в такое положение, чтобы не мешать ее движению. Для посадки на кулаки клеть поднимается несколько выше кулаков, после этого рабочим — рукоятчиком (или автоматически) они подводятся под клеть и она опускается на них. Для спуска клети с кулаков вниз ее сначала приподнимают и кулаки под действием проти­вовесов устанавливаются в первоначальное положение, после этого клеть свободно проходит мимо них.

Посадочные кулаки обеспечивают строго фиксированное положение клети относительно приемной площадки, которое не изменяется в процессе разгрузки-загрузки. Однако имеются следующие недостатки: усложнение процесса посадки и снятия клети вследствие необходимости ее приподъема; возможность сильных ударов и несчастных случаев при посадке клети на кулаки с большой скоростью; возникновение динамических на­грузок при подъеме клети из-за отсутствия натяжения у стоя­щей на кулаках клети, вследствие чего канат провисает и об­разуется изгиб его у места закрепления; при снятии и посадке клети двигатель перегружается, так как должен преодолевать всю неуравновешенную массу одной ветви каната с концевой нагрузкой.

ПТЭ допускается применение посадочных кулаков только на верхней и нижней приемных площадках; на промежуточных горизонтах они допускаются лишь в отдельных случаях с раз­решения главного инженера комбината при наличии сигнали­зации или блокирующих устройств, увязывающих работу подъемной установки с положением кулаков и качающихся площадок. При подъеме и спуске людей посадочные кулаки должны быть убраны, если нет приспособлений, автоматически ограни­чивающих скорость подхода клети к околоствольному двору в пределах 1,5 м/с.

Вследствие ослабления натяжения каната сидящей на ку­лаках клети посадочные кулаки не могут применяться при подъемных машинах с ведущими шкивами трения.
3. Качающаяся площадка
Качающиеся площадки состоят из двух опорных металли­ческих рам с каждого торца клети, на каждой из которых на валах установлены качающиеся мосты, выполненные из рель­сов, соединенных швеллерами и металлическим листом. Мосты связаны между собой тягами, обеспечивающими их одновре­менный подъем или опускание. На валах также закреплены противовесы и рукоятка ручного управления.

При движении клетей по стволу качающиеся мосты нахо­дятся в крайнем верхнем положении под действием противове­сов и не мешают проходу клетей. После остановки клети у при­емной площадки любого горизонта рукоятчик открывает сто­поры, удерживающие груженую вагонетку перед стволом, и вагонетка, двигаясь по самокатному уклону, вкатывается на ка­чающуюся площадку, которая при этом опускается. Одновре­менно тягами опускается противоположная площадка, по ко­торой из клети выталкивается вагонетка, находящаяся в клети. После обмена вагонеток обе качающиеся площадки возвраща­ются в исходное положение противовесами. Площадки могут опускаться вручную с помощью рычага.

Лекция № 30

Тема МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК

План лекции:

1. Скип с неподвижным кузовом и донной разгрузкой

2. Опрокидной скип

3. Качающаяся площадка
1. Скип с неподвижным кузовом и донной разгрузкой

Основной тип подъемных со­судов главных подъемов — это скипы, которые по способу разгрузки разделяют на опрокидывающиеся и с донной раз­грузкой. Скипы с донной разгрузкой бы­вают с отклоняющимся или неподвиж­ным кузовом.

Скипы всех типов загружаются через верх специальными загрузочными уст­ройствами.


2



Наибольшее распространение на угольных шахтах Советского Союза по­лучили скипы с неподвижным кузовом, оборудованные секторным или рычаж­ным затвором.

Опрокидывающиеся скипы применяют для подъема руды и породы или подъ­ема угля с большим содержанием мел­ких классов при высокой влажности, раз­грузка которых через нижний затвор затруднительна, а также на шахтах и рудниках Севера, где возможно смерзание полезного ископае­мого или породы.

Конструктивно скип с неподвижным кузовом и донной раз­грузкой (рис.1) представляет собой коробчатый кузов 1, жестко соединенный с рамой 4, которая подвешена на канате с помощью коуша 2. Для исключения поперечных колебаний скипа при движении на раме установлены роликовые направ­ляющие опоры 3, которые соприкасаются с проводниками. Дно кузова наклонено в сторону выгрузки под углом 45°. В нижней части передней стенки имеется отверстие для разгрузки, кото­рое закрывается секторным затвором 9. На боковых стенках затвора установлены разгрузочные ролики 6. При подходе скипа к разгрузке ролики входят в разгрузочные кривые и по­ворачивают секторный затвор вокруг оси 5 вверх, при этом вы­движной лоток 8 выдвигается вперед, скользя по опорному ро­лику 7, вследствие чего образуется течка, направляющая руду из скипа в приемный бункер.


Рисунок 1 – Скип с неподвижным кузовом и донной разгрузкой

2. Опрокидной скип

Опрокидной скип разгружается поворотом кузова 3 относи­тельно рамы на 135—145° (рис. 2, а). Кузов скипа с помощью шарнира 4 связан с рамой 2. Кузов у бункера 6 (рис. 2, б) опрокидывается с помощью роликов 1, перемещающимся по разгрузочным кривым 5.

Так как кузов скипа имеет на раме только одну ось опоры, служащую осью опрокидывания, для исключения переворачи­вания кузова в стволе ось опрокидывания несколько смещается от вертикальной оси кузова в сторону опрокидывания при раз­грузке, а на раме скипа имеется упор.

Опрокидной скип отличается простотой, но имеет недо­статки: большие динамические усилия при разгрузке на раз­грузочные кривые; нарушение уравновешивания мертвых (соб­ственных) масс скипов при разгрузке из-за того, что кузов в это время находится на разгрузочных кривых; значительный путь разгрузки (до 5—6 м), что вызывает длительный цикл опрокидывания и увеличение высоты копра.





Методические указания к выполнению лабораторных работ

Практическая работа№1
Тема: Определение структурных и текстурных параметров образцов горных пород (1час)
Цель: Определить структуру и текстуру образцов горных пород
Оборудование: Образцы горных пород
Ход работы:
1.Зарисовать выданный образец горной породы.

2.Определить его структуру и текстуру.

Тип и название горных пород определяются их минеральным составом (относительным содержанием в породе минералов) и строением (видом сложение горных пород из минералов и минеральных агрегатов)

В строении горных пород различают структуру и текстуру. Структура – это размеры, форма и взаимное расположение минералов в породе. Текстура – особенности, взаимное расположение и ориентировка более крупных составных частей породы (минеральных агрегатов).

Физика горных пород изучает состав и строение горных пород с цель выявления количественных зависимостей от них свойств, состояния и физических процессов в породах.

Практическая работа№2
Тема: Изучение лабораторных методов определения физико-технических параметров (3 часа)
Цель: Получение точных, сопоставимых и представительных данных о породе при изучении образцов.

Оборудование: Образцы горных пород, прибор для испытания образца на одноосное сжатие.
Ход работы:

1. Произвести выборку из генеральной совокупности проб. Из 20 проб отбирают методом случайного выбора 7 -13 проб

2. Испытать образец на одноосное сжатие вдоль и перпендикулярно напластованию.

3. Вычислить коэффициент анизотропии:
kан = Х/ Х
где Хи Х - значения параметров соответственно вдоль и перпендикулярно напластованию, слоистости или преимущественной ориентации минералов, пор и трещин в породе.

4. Рассчитать среднее арифметическое всех измерений.

5. Вычислить среднее квадратическое отклонение (ошибку)

6. Определить коэффициент вариации, т.е. среднее относительное отклонение полученных результатов измерений от среднего арифметического.

7. Записать окончательный результат измерений.

Результаты каждой группы измерений по всей случайной выборке проб подвергают статистической обработке с целью выявления, в первую очередь, среднего значения параметра, а затем его доверительного интервала.

Если какой-то параметр для одного типа породы или минерала определён на п образцах, то в случае нормального распределения результатов измерения наиболее близкое к истинному значению параметра будет среднее арифметическое ХЇ всех измерений Хi

_ п

Х = (1/п) ? Хi (6.2) i =1

Далее вычисляют:

Среднеквадратическое отклонение (ошибку) единичного результата

__─__________

Sn =?? (Х -Хi)2/(п –1) (6.3)
Коэффициент вариации, т.е. среднее относительное отклонение полученных результатов измерений от среднего арифметического,

_

Квар = (Sn/ Х) 100 (6.4)

  1   2


Опорный конспект лекций
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации