Горный журнал УГГУ - Результаты поиска для: Афанасьев А. И.

Рассмотрены основные закономерности аэродинамического расчета конструктивных решений осерадиальных вентиляторов. Предлагается создание вентиляторов с полным использованием центробежных сил, возникающих в их рабочих колесах, что означает на практике отказ от принципа радиального равновесия и переход к осерадиальному типу вентиляторов, рассчитанных на переменную циркуляцию по высоте лопаток. Произведен анализ закономерностей обеспечения радиального равновесия потока в осевых и осерадиальных машинах различных конструктивных исполнений. Приведены математические зависимости влияния основных кинематических параметров на соотношения давлений, создаваемых в рабочем колесе осерадиального вентилятора. Выполнен анализ влияния закручивания потока в рабочем колесе для различных конструктивных решений машин. Для одноступенчатых осевых и осерадиальных высоконапорных вентиляторов рационально изменить расчет лопаток рабочего колеса с принципа постоянства циркуляции по высоте на переменную величину. Предложен новый метод расчета шахтных высоконапорных вентиляторов на основе использования переменной циркуляции по высоте лопаток рабочего колеса.

Рассмотрены основные конструкции вибровозбудителей в резонансных вибротранспортных горных машинах. Показано, что основным недостатком инерционных, эксцентриковых и кривошипно-шатунных вибровозбудителей является затруднение поддержания частоты вынуждающей силы в области резонанса. Недостатком электромагнитных резонансных вибровозбудителей является небольшая (0,6–2,2 мм) амплитуда колебаний, а относительно большая частота колебаний не позволяет использовать их в низкочастотных (до 6–7 Гц) вибротранспортных машинах. Согласно своему функциональному назначению вибровозбудитель должен создавать определенную по величине амплитуду колебаний и обеспечивать поддержание резонансного режима работы при изменении технологической нагрузки и параметров динамической системы. Энергопотребление вибровозбудителя должно быть минимальным, а температура обмотки – в допустимых пределах. Предложен показатель оценки степени совершенства конструкции электромагнитного вибровозбудителя постоянного тока для вибротранспортной резонансной машины – отношение движущего импульса к тепловым потерям в обмотке. Установлено, что наиболее эффективным для относительно низкочастотных резонансных вибротранспортных машин является электромагнитный линейный двигатель постоянного тока с векторным управлением.

В работе рассматривается задача аналитического определения вида вынужденных линейных плоских колебаний рабочего органа (РО) вибротранспортной машины при периодическом действии на него возмущающей нагрузки с учетом влияния сил трения в опорах. Особенностью имитационной модели процесса является то, что величина возмущающей силы зависит от положения рабочего органа, а сила трения в опорах постоянна. Включение возмущающей нагрузки происходит в момент, когда рабочий орган проходит нулевую точку, двигаясь в положительном направлении отсчета координаты с заданной начальной скоростью. Направление действия возмущающего усилия совпадает с положительным направлением движения РО. Выключение возмущения производится по достижении рабочим органом определенного (заданного) положения. Цикл рабочего процесса состоит из трех этапов. На первом этапе на РО действуют возмущающее усилие и сила сопротивления. На втором этапе движения рабочий орган совершает свободные колебания с постоянным сопротивлением. На обратном ходе РО в момент, когда он вновь достигает заданного положения, для уменьшения амплитуды подключаются дополнительные пружины. В результате происходит скачкообразный рост суммарного коэффициента жесткости упругих элементов системы и с этого момента начинается третий этап движения – свободные колебания РО с сопротивлением при усиленной жесткости упругих элементов. Результаты расчетов показали, что величина амплитуды колебаний рабочего органа практически совпадает с амплитудой, полученной в результате эксперимента на опытно-промышленной вибротранспортной машине, ошибка не превышает 10 %.

Разделение минералов в воздушно-фрикционном сепараторе осуществляется за счет различия скоростей витания частиц, которые зависят от плотности, формы и размеров кусков. В статье разработана математическая модель движения частиц горной породы после ее схода с криволинейного трамплина и движения при свободном падении в воздухе. Составлены уравнения движения частицы по горизонтальной и вертикальной осям координат в наклонном воздушном потоке от вентилятора. Показано, что эти уравнения движения могут быть упрощены и проинтегрированы. В результате интегрирования уравнений движения получены траектории движения частиц горной породы после их схода с криволинейного трамплина и движения под действием силы тяжести и силы давления воздуха, поступающего от вентилятора. На основе математической модели движения частицы разработана имитационная модель, учитывающая случайный характер изменения плотности частиц, коэффициента парусности, коэффициента трения и восстановления частиц горной породы, скорости воздуха, подаваемого вентилятором, скорости схода частицы с криволинейного трамплина. Приведены траектории движения частиц после схода с криволинейного трамплина воздушно-фрикционного сепаратора. Показано, что для крупности горной массы +2–50 мм направление скорости воздуха, подаваемого вентилятором, практически не влияет на процесс полета частицы, при этом скорость воздуха может варьироваться от нуля до 20 м/с.

Исследованы причины низкой эксплуатационной экономичности вентиляции тупиковых выработок. Определены основные этапы совершенствования вентиляторов местного проветривания. На основе анализа причин низкой эксплуатационной экономичности вентиляторов местного проветривания и уравнения зависимости коэффициента теоретического давления от угла выхода потока из рабочего колеса предложен способ его модификации для определения направления повышения аэродинамических параметров. Для построения математической модели использованы аэродинамическая теория Эйлера для круговых решеток классических профилей, принцип гидродинамической аналогии и основные положения теории конформных преобразований. Предложено оригинальное запатентованное техническое решение конструкции лопаток рабочего колеса вентилятора местного проветривания, реализующее активный способ управления обтеканием, использующий в качестве источника адаптивных аэрогазодинамических вихрей часть основного потока рабочего колеса вентилятора. Показан типоразмерный ряд радиально-вихревых прямоточных вентиляторов с интегрированными в лопатки рабочих колес вихревыми камерами. Совокупная область экономичной работы вентиляторов типа ВРВП перекрывает поля вентиляционных режимов тупиковых выработок шахт длиной свыше 1500 м.

Для существенного уменьшения объема перерабатываемой горной массы и энергетических затрат на дальнейшую переработку приведено обоснование технологии разделения бедных медно-цинковых руд. Показана взаимосвязь содержания сульфидов и напряжения электрического пробоя за счет развития на границах вкраплений растягивающих напряжений. Изложены результаты экспериментов по определению удельного расхода энергии на электрообработку бедной руды в зависимости от содержания сульфидов. Разработана стохастическая модель процесса разделения бедной сульфидной руды, основанная на возникновении электрического пробоя у тех кусков, содержание сульфидов в которых больше определенного заданного (граничного) значения. Обоснован принцип и разработана имитационная модель процесса разделения. Выявлена зависимость суммарных энергозатрат на электрообработку, дробление и измельчение бедной сульфидной руды. Установлено, что метод электрического пробоя позволяет уменьшить энергозатраты в зависимости от граничного содержания сульфидов в 2–10 раз по сравнению с известными методами рудосортировки. Определено, что предварительная сортировка по крупности и электрообработка забалансовых медно-цинковых руд приводят к уменьшению времени измельчения руды за счет ее разупрочнения и позволяют пропорционально увеличить выход мелких классов, а также уменьшить расход мелющих тел.

Приводятся результаты исследований по эффективности работы резонансного грохота с низкочастотным линейным электромагнитным двигателем. Установлено, что фактическое тяговое усилие якоря электромагнитного двигателя значительно отличается от расчетного по закону Максвелла. Показано, что для оценки степени конструктивного совершенства электромагнитного вибровозбудителя следует использовать не абсолютные размеры, а относительные величины: отношение тягового усилия к площади поперечного сечения якоря; отношение удельного тягового усилия к массе обмотки; отношение максимальной избыточной температуры обмотки к ее массе, установившейся избыточной температуре обмотки. Эффективность использования линейного электромагнитного вибровозбудителя в грохоте и питателе следует оценивать по величине удельной работы – отношению работы движущего усилия за один цикл к массе обмотки; перемещению груза за один цикл; коэффициенту энергетической эффективности рабочего процесса, равному отношению фактической мощности к производительности. Определен рациональный рабочий зазор в линейном электромагнитном двигателе.

Для повышения технологичности конструкции одношарошечного долота предложена раздельная конструкция корпуса, при которой цапфа закреплена на корпусе резьбовым соединением. Для обоснования конструкции выполнен расчет его напряженно-деформированного состояния: общего НДС элементов шарошечного долота (лапы, шарошки и цапфы) и местного НДС (места контактов замкового подшипника, подшипников трения и др.). Расчет выполнен в CAD/CAE системе APM WinMachine. Процесс анализа напряженно-деформированного состояния включает этапы: разработка модели конструкции; задание ограничений на перемещения; задание материала; задание нагрузок; проведение расчетов и анализ результатов. Дана формула для определения удельных нагрузок на зубки шарошки. Методику предлагается использовать при разработке шарошечного бурового инструмента.

Статья посвящена развитию теории осе-радиальных вентиляторов и является ответом на статью проф. А. И. Афанасьева "Обзор работ по теории аэродинамического расчета осерадиальных вентиляторов, опубликованных в «Известиях вузов. Горном журнале», в «Известиях УГГГА (УГГУ)», трудах конференций УГГУ".

Приводится оценка энергопотребления вибротранспортных машин (ВТМ) с инерционным и кинематическим вибровозбудителем. Даны обоснование обобщенного энергетическиого критерия эффективности работы ВТМ и результаты исследований по определению этого критерия для резонансных вибротранспортных машин. Установлено, что величина критерия зависит от степени загрузки рабочего органа горной массой и значения движущего импульса.

Страница 1 из 3