Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Основы теории и расчёты рудничных транспортных установок

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
20.78 Mб
Скачать

Член-корр. АН УССР, докт. техн. наук, проф. Н. С. ПОЛЯКОВ,

докт. техн. наук, проф. И. Г ШТОКМАН

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

И РАСЧЕТЫ РУДНИЧНЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ УСТАНОВОК

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебного пособия для горных вузов и факультетов

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВ#

ЛИТЕРАТУРЫ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ

Москва 1962

В книге приведены основные положения теории и расчета рудничных транспортных машин и устройств, применяемых в подземных условиях и на поверхности горных предприятий.

Книга предназначена для студентов горной и элек­ тромеханической специальностей горных вузов и фа­ культетов. Некоторые разделы могут быть использо­ ваны студентами шахтостроительной, машинострои­ тельной и обогатительной специальностей, а также инженерами, работающими в области рудничного транспорта.

Предусмотренное семилетним планом повышение произво­ дительности труда в торной .промышленности не менее чем на 50% осуществляется* за счет внедрения передовой технологии добычи полезных ископаемых, применения совершенных спосо­ бов механизации и автоматизации.

Важное место в общем комплексе -производственных про­ цессов на горных предприятиях занимает рудничный транс­ порт, (непрерывное совершенствование систем и средств кото­ рого происходит взаимозависимо и параллельно с развитием науки о рудничном транспорте.

В курсе рудничного транспорта, читаемом в горных вузах, большое внимание уделяется вопросам теории и расчета транс­ портных устройств. В этих вопросах, разрабатываемых в ши­ роко^ сети учебных и научных учреждений достигнут серьез­ ный прогресс и накоплен большой материал, представляющий теоретическую и практическую ценность.

Однако материал этот разрознен и ознакомление с ним требует обращения помимо учебников к разнообразным лите­ ратурным источникам, что создает известные затруднения

инеудобства для учащихся.

Внастоящем труде осуществлена попытка Обобщить и си­ стематизировать отечественный опыт в области теории и рас­ чета рудничных транспортных установок.

Предлагаемая

вниманию

читателей книга является учеб­

ным

пособием для

студентов

горной и горноэлектромеханиче­

ской

специальностей горных

вузов и факультетов. Некоторые

разделы могут быть использованы также для студентов шахто­ строительной, машиностроительной и обогатительной специаль­ ностей.

Несмотря на широкий размах научно-исследовательской

работы в

области рудничного транспорта и серьезные успехи

советских

ученых в этом направлении,

еще нельзя

считать, что

все основные теоретические вопросы

проработаны

в равной

степени полно и глубоко. Ликвидация

этого недостатка — за­

дача ближайшего будущего. Понятно,

что авторы

не могли в

-настоящем издании ставить перед собой такой обширной за ­ дачи. По этой причине авторы воздержались от помещения тех положений теории и расчета, которые еще не являются доста­ точно установившимися я апробированными, а ограничивались в ряде подобных случаев ссылками на литературный источник.

Книга не является справочником. Быстрое развитие руд­ ничного транспорта в СССР, непрерывное пополнение оборудо­ вания новыми конструкциями и видоизменение старых делают нецелесообразным помещение в данном учебном пособии ис­ черпывающих справочных данных. Расширить знания учащих­ ся в области теории и методики расчета рудничных транс­ портных установок — вот основная цель книги.

В книге не помещены описания устройств рудничного транс­ порта, так как эти сведения должны быть почерпнуты учащи­ мися из учебников, материалов лекций и лабораторных за­ нятий.

Все замечания и пожелания просим направлять на кафед­ ры рудничного транспорта Днепропетровского горного и До­ нецкого политехнического институтов.

Глава I

ТРАНСПОРТ СОБСТВЕННЫМ ВЕСОМ

§ 1. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ МАТЕРИАЛЬНОЙ ЧАСТИЦЫ НА НЕПОДВИЖНОЙ НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

На частицу материала, расположенную на плоскости, дей­ ствуют следующие статические силы: сила тяжести G, нор­ мальная реакция плоскости N и сила трения частицы о плос­ кость F, направленная в сторону, противоположную направ­ лению движения (рис. 1 ).

Рис. 1. Схема статических сил, действующих на тело на неподвижной наклонной плоскости

Если вектор силы тяжести проходит внутри контура опор­ ной поверхности частицы, то последняя перемещается по плос­ кости со скольжением, а если вне контура опорной поверхно­ сти, то перемещение сопровождается перекатыванием. Ниже рассмотрено перемещение частиц со скольжением.

разложим силу тяжести G на две составляющие: перпенди­ кулярную (нормальную) G cosp и продольную (тангенциаль­ ную) 0 sin р.

Из условия равновесия сил в направлении, перпендикуляр­ ном движению, получим

 

 

N = G cosp.

 

 

 

 

(1)

Сумма статических сил в направлении движения составляет

Сила трения равна

P = G s in p - F .

 

 

 

 

(2 )

F = G fi cos?,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3)

где f x— коэффициент трения в движении частицы

по плоско­

сти,

средние

значения

которого

могут

быть

при­

няты по табл.

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т аб л и ц а 1

Материал и услоси

 

 

 

Коэффициент

„Угол рав­

 

 

 

трения 1

 

новесия*

 

 

 

 

 

 

 

Э»

гр а д

Уголь по почве

. . .

 

 

 

0 ,7 - 0 ,8

 

35 -38

Уголь по деревянным рештакам

 

 

0,6- 0,7

 

30 -35

Уголь по стальным листам .

 

 

 

0 ,3 - 0 ,5

 

17-25'

Антрацит по стальным листам . .

 

 

0 ,2 7 -0 ,3

 

15-17

Антрацит по эмалированным листам .

 

 

0 ,19 -0,23

 

11—13

Руда до стальным листам

 

 

 

0 ,7 - 1 ,4

 

35 -55

Подставляя выражение (3) в выражение

(2), получим

 

 

Р = С? (sin Р —/ cos (3).

 

 

 

(4)

Применяя принцип Даламбера, получим следующую зави-

симость:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— У = ^ = G (sinP — /icosP),

 

 

(5)

 

S

 

 

 

 

 

 

 

где / — ускорение движения частицы, м/сек2.

 

 

 

 

Отсюда

j = g (sin p — /, cos P),

м/сек2.

 

 

 

 

 

 

(6)

Ускорение

движения

частицы

(/>0)

имеет место,

если

 

 

sin P > f i cos p

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

 

 

 

ИЛИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg ? > / i-

 

 

 

 

(8)

Замедленное движение (/<0) будет, если

 

 

 

 

S ln P < / i C O S p

(9)

ИЛИ

 

б

(to)

 

Если начальная скорость частицы равна нулю, то условие отсутствия трогания с места запишется

 

 

 

tg P < / o .

 

 

 

 

(И )

где /о — коэффициент трения

скольжения

в

покре.

 

При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tgp =

/i!

j =

0

 

 

 

(1 2)

и движение

будет

происходить с постоянной скоростью.

Угол

p= ftmin.

определяемый

условием

( 1 2),

называется

«углом равновесия» (табл. 1 ).

 

 

 

 

 

 

Для определения скорости движения тела v .в функции прой­

денного’пути L составляем уравнение живых сил:

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

J?- = P L = G (sm $ —/tCosPH .

(13)

 

g

2

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“V'K‘V'H— 2g (sin $

f i cos P) L

(14)

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v l - v l = 2jL.

 

 

 

 

(15)

При

заданных

начальной

скорости

и

пути конечная ско­

рость составит:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vK=}/2g-(sin|3 — ^ co sP ) L + VH, м/сек.

(16)

При выполнении условия

(8 )

vK> v B,

(9)

vK< v u и при «угле

равновесия»,

найденном при

условии

( 1 2)

vK= v H.

 

Если угол наклона меньше «угла

равновесия» sin р—

—ficosp < 0

и j2 g L | >o,f, то

конечная

скорость

выражается

мнимым числом. Это свидетельствует о том, что частица, дви­ гаясь замедленно, остановится раньше, чем пройдет заданный путь L. Максимальный путь, который пройдет частица до оста­ новки при условии (10), получим, полагая в уравнении (14)

у 1( = 0,

^ max — 2g{f1cos$ sinр)’ М'

Поскольку

 

L c o s $ = L t,

 

Z. sin р =

//;

(18)

где Я и L2— соответственно

вертикальная и

горизонтальная

проекции пути скольжения

(см. рис. 1 ).

 

На основании выражений

(18)

уравнение (14)

принимает

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(19)

Из этого уравнения видно, что конечная скорость зависит

от И н L*.

 

 

 

 

 

 

Поскольку =ctg р, то уравнение

(19) может быть запи-

м

 

 

 

 

 

 

сано в виде

 

 

 

 

 

 

vt — v\ — 2g (1 — fi ctg P)H.

(20)

Для заданных H, L, и oa

 

 

 

 

- V

{H ~ М г ) +

M!ceK-

(21)

Для заданных

H,

vв в vK

 

 

 

 

i g

f -

W

'

(22)

 

 

2gH+ i%—

 

 

Для заданных p, о„ H OK

 

 

 

 

и

K -® S )sin?

_

K

- ^ ) ‘gP

(23)

2g (sin 3/, cos Й

2g(tgP —/,)

 

Время скольжения

 

 

 

 

 

 

 

t = —— , сек.

(24)

 

 

Vm+ VK

 

 

Иногда» при разработке пластовых месторождений приме­ няется диагональное расположение линии забоя (рис. 2). Оп­ ределим для этого случая действительный угол наклона pi линии скольжения материала [35].

Имеем

L = ~ ^ ‘

(25)

sm

 

 

(26)

Н = НШsin?.

(27)

где Ш— вертикальная высота этааа, м; L — длина -дпитавт забоя» ж;

Ит— наклонная высота загажа» лг; jib— угол падения власти град;

*у— угол лишим забоя с горизонталью в плоскости пласта.

*

Подставляя выражение (27) в выражение (25), получим:

г _ Ян sin р sin У

ИЛИ

sin р

' - - я " 5‘"Е .

Г

L

Рис. 2. Диагональное расположение линии забоя

Окончательно, на основании выражения (27),

sin (Г =: Sin р- sin К-

(28)

(29)

(30;

Зависимостью (30) пользуются также при проектировании диагонально расположенных спускных желобов.

§ 2. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ (ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ) ЖЕЛОБОВ

Секундная объемная пропускная способность наклонного

желоба равна

 

 

V = F0v, м3\сек,

(31)

где F0—

площадь сечения струи материала, ж2;

 

v

скорость движения материала в данном

сечении

 

желоба, м/сек.

 

Весовая секундная пропускная способность

 

QWK = *о®Т. т/сек,

(32)

где у — насыпной вес транспортируемого материала,

т/м3.

Пропускную способность принято измерять в т/ч, так что выражение (32) преобразуется в следующую зависимость:

 

Q =

3600QCCK= 3600/v&Y< miK-

 

 

(33)

Обозначим

через

F площадь сечения желоба (открытого

или закрытого)

(рис. .3) *. Отношение

площади

сечения

же­

лоба F к площади сечения струи материала F0 называется ко­

 

 

эффициентом наполнения ф

 

 

 

 

 

 

ф = 4 -

 

 

<34)

 

 

Заменяя в выражении (33)

F0 через

 

 

ф и F,

получим

 

 

 

 

 

 

 

Q = 3600/^7 - ф, т[ч.

 

(35)

Рис. 3. Сечение спу­

Эта

формула

является

общей

для

скного желоба

всех конвейеров.

 

 

 

 

 

 

При определении пропускной

способ­

ности желоба постоянного сечения и переменной скорости дви­

жения материала по длине желоба в формулу (35)

следует

подставлять наименьшую

скорость ymin:

 

Q =

3600/=г>т1птгф, т/ч.

(36)

Если же переменной является не только скорость, но и се­ чение желоба, то в расчет принимают такое сечение, где про­ изведение F на v — минимально:

Q = 3600 (/чОпНвТФ.

(37)

Коэффициент наполнения ф следует принимать для откры­ тых желобов 0,50—0,60 и для закрытых 0,35—0,50.

При заданных производительности Q и скорости vm\n необ­

ходимая площадь сечения желоба, на основании

выраже­

ния (36), составляет

 

F = ------ 5-------, м\

(38)

3600omil,-(4'

 

По вычисленной площади сечения желоба F (38) опреде­ ляют ширину желоба b и высоту бортов с в свету для прямо­ угольного сечения, для круглого сечения — внутренний диа­ метр d

F — be, м?

(39)

или

F = — , м2

4

* По поводу наивыгоднейшен формы сечения желобов см. [81].

Соседние файлы в папке книги