автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Теория шнеконапорной подачи сыпучих, пылевидных и пластичных материалов и ее реализация при синтезе напорных шнековых модулей горных машин

ГГ5 ОД

2$ пт Ы0,1

На правах рукописи

ЕВСТРАТОВ Владимир Александрович

ТЕОРИЯ ШНЕКОНАПОРНОЙ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ, ПЫЛЕВИДНЫХ И ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИ СИНТЕЗЕ НАПОРНЫХ ШНЕКОВЫХ МОДУЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН

Специальность: 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новочеркасск, 2000

Работа выполнена в Южно - Российском государственном техническом университете ( Новочеркасском политехническом институте )

Научный консультант: 4 Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ ЗагороднюкВ.Т.

Официальные оппоненты:

♦ Доктор технических наук, профессор Беленький Д.М.

♦ Доктор технических наук Линпик Ю.Н.

♦ Доктор технических наук, профессор Голод А.Б.

♦ Ведущее предприятие: ОАО «Конейский машиностроительный заве

456601, г. Копейск, Челябинской обл., ул. Ленина, 24

Защита состоится « 26 » июня 2000 г. в « 14 » часов на заседа

диссертационного совета Д. 063. 30. 02 в Южно-Российском государсп

ном техническом университете (Новочеркасском политехническом инсп

те) по адресу: 346409, г. Новочеркасск, Ростовской обл., ул. Просвеще

132 (гл. корпус, к 107)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно - Росс ского государственного технического университета.

Автореферат разослан «15 » мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук

В.С. Баранов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При добыче полезных ископаемых подзем-[м способом, при проведении горных выработок, в шахтном и подземном роительстве шнеконапорная подача пластичных, сыпучих и пылевидных териалов является неотъемлемой частью технологических процессов.

Вскрытые и частично подготовленные запасы угля на шахтах Россий-эго Донбасса в весьма тонких и тонких (0,55 - 0,8 м) угольных пластах гтавляют в настоящее время более 140 млн. тонн. Выемка этих пластов уществляется бурошнековыми установками, рабочие органы которых ос-щены шнековыми лопастями для транспортирования буровой массы к гыо скважины.

Ежегодно в горнодобывающей промышленности страны посредством у-бопроводного транспорта перемещается более 3 млрд. куб. м. горной мас-. Подача сыпучей и пылевидной горной массы в трубопроводный транс-рт осуществляется шнековыми высоконапорными питателями, разрабо-шыми ИГД им. А.А.Скочинского и камерно-шлюзовыми питателями со [ековой подачей материала в напорный трубопровод.

При проведении капитальных и подготовительных выработок затраты >да на крепление в проходческом цикле составляют 30 - 40 %, а по време--50 % и более. Крепление монолитным бетоном за последние 5 пет соста-то на угольных шахтах более 80 %, а в горнорудной промышленности -i ее 70 %. Укладка бетона за опалубку осуществляется шнековыми питатели бетоноукладчиков и шнековыми смешивающе - транспортирующими 5очими органами передвижных машин для возведения монолитной бетон-Я крепи.

Механизированное приготовление тампонажных растворов для тампо-ка обводненных горных пород, трудоемкость которого достигает до 60% общего времени проходки вертикальных стволов, осуществляется пере-1жным цементно-смесительным агрегатом 2СМН - 20, имеющим в своем ггаве напорный шнековый модуль для подачи под давлением сухих ком-«нтов в смесительную камеру.

Все вышеперечисленные машины обладают существенными недостат-1И - низкой производительностью и высокой энергоемкостью, вследствие о, что материал налипает на шнек, совершает вращательное движение в фавлении окружной скорости шнека и не имеет осевого перемещения в фавлении подачи. В значительной мере это связано с тем, что уровень ретических исследований в области шнеконапорной подачи отстает от истических требований. В результате ряд параметров и показателей работы »еделяется весьма ориентировочно и, как правило, на основании экспери-ггальных и опытных данных. Это приводит к созданию низкоэффектив-< машин, структура и параметры-рабочих органов которых существенно ичаются от оптимальных, что в конечном итоге снижает показатели

процессов проходки и добычи и увеличивает себестоимость добытых ш ных ископаемых.

Сказанное выше определяет актуальность постановки научной прс мы - повышения эффективности функционирования напорных шнековы? дулей горных машин путем расчета и выбора оптимальных значений гес рических, кинематических и динамических параметров их рабочих оргг Решение данной задачи возможно только на основе адекватного математ ского описания физических процессов, протекающих в подаваемом мате ле под воздействием рабочих органов модуля как на поверхностях конта с ними, так и внутри массива материала.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ и целевым I плексным программам. Диссертационная работа составляет часть исаг ваний по научным направлениям: «Теория и принципы построения маш автоматов, роботов и ГАП» (руководитель д.т.н. В.Т. Загороднюк); «Ко ютерное моделирование процессов и технологий горного производства основа создания систем автоматизированного проектирования и управле (руководитель д.т.н. Г.М. Водяник); «Интенсивные ресурсосберегающие тоды и средства разработки угольных пластов, использование углей н ох труда» (руководитель д.т.н. В.А. Матвеев) и выполнена в ЮРГТУ (НП соответствии с тематикой по единому заказ - наряду Минобразования 27.94 «Разработка научных основ автоматизированного проектирования ходческих систем» и темой ЮРГТУ П-53-717 «Исследование рабочих цессов и совершенствование конструкций горнопроходческих машин».

Цель работы. Повышение эффективности функционирования на ных шнековых модулей горных машин путем структурно - параметричес синтеза их рабочих органов на основе разработанной теории шнеконапо] подачи, позволяющей учитывать процессы, происходящие как на повер стях контактов материала с рабочими органами модуля, так и в массиве териала при различных условиях эксплуатации модулей и различных свс вах подаваемых материалов.

Идея работы. Создание высокоэффективных напорных шнековых дулей горных машин реализуется посредством процедур проектирова построенных на основе разработанных положений теории шнеконапо] подачи, учитывающих процессы, происходящие в массиве подаваемого териала.

Научные положения, разработанные лично соискателем: - разработана теория шнеконапорной подачи сыпучих, пылевидных и стичных материалов, описывающая их напряженно - деформируемо* стояние в канале шнека, учитывающая процессы, происходящие в мае подаваемого материала; возможность появления поверхности скольже касательные напряжения на которой имеют максимальные значен превышают предельно - допустимые, и позволяющая установ

влияние на форму этой поверхности свойств подаваемого материала, геометрических параметров рабочих органов шнекового модуля и запирающего давления на выходе из шнека;

установлена физическая картина движения сыпучих, пылевидных и пластичных материалов в канале напорного шнекового модуля, по которой относительное движение слоев материала происходит не в непосредственной близости от рабочих органов машины, а по поверхности с максимальными касательными напряжениями;

разработаны положения методики выбора геометрических параметров рабочих органов напорных шнековых модулей отличающиеся тем, что целевой функцией и установленной совокупностью функций-ограничений учитываются процессы, протекающие не только на поверхностях контактов подаваемого материала с рабочими органами машины, но и в массиве материала;

разработаны математические модели, алгоритмы и программы, позволяющие определить оптимальные параметры рабочих органов напорного шнекового модуля из условия минимизации удельных энергозатрат подачи с учетом процессов, происходящих в массиве подаваемого материала; установлена возможность повышения эффективности функционирования напорных шнековых модулей за счет реализации при структурно - параметрическом синтезе рабочих органов модулей процедур проектирования, построенных на основе разработанных положений теории шнекона-порной подачи, учитывающих процессы, происходящие в массиве подаваемого материала;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и ре-лендаций основываются на применении комплекса современных апроби-шнных методов исследований, включая: анализ и научное обобщение вы-шенных к настоящему времени работ по рассматриваемому вопросу; ккциональный анализ и вариационное исчисление; современные вычислимые методы; методы сопротивления материалов, теоретической механи-теории упругости, научного планирования эксперимента, и подтвержда-гя достаточным объемом экспериментальных данных и удовлетворитель-\ сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследо-1ий (расхождение не превышает 9 %).

Новизна научных положений состоит в том, что: шработанная теория шнеконапорной подачи сыпучих, пылевидных и апатичных материалов описывает напряженно - деформируемое состояние яатериала в канале шнека; учитывает процессы, происходящие в массиве гадаваемого материала: возможность появления в материале поверхности :кольжения, касательные напряжения на которой имеют максимальные начения и превышают предельно - допустимые, и позволяет установить шияние на форму этой поверхности свойств подаваемого ма-

те риала, геометрических параметров рабочих органов шнекового мод; запирающего давления на выходе из него;

- установленная физическая картина* движения сыпучих, пылевидш пластичных материалов в канале напорного шнекового модуля отра влияние геометрических параметров рабочих органов модуля; у споят эксплуатации; и физико - механических свойств подаваемого матер на закономерности формирования поверхности скольжения в мае материала и ка эффективность функционирования напорного шнеке модуля;

- разработанные положения методики выбора геометрических параме рабочих органов напорных шнековых модулей отличаются тем, целевой функцией и установленной совокупностью функций-оГранич-учитываются процессы, протекающие ие только на поверхне контактов подаваемого материала с рабочими1 органами машины, не массиве материала;

- разработанные математические модели, алгоритмы и програ отличаются: тем, что позволяют определить оптимальные парам! рабочих органов напорного шнекового модуля из условия минимиз: удельных энергозатрат подачи с учетом процессов, происходяип массиве материала;

- предложенные процедуры проектирования напорных шнековых мод; горных машин отличаются тем, что построены на осно&е разработав положений теории шнеконапорной подачи, учитывающих проце происходящие в массиве подаваемого материала и их влияние эффективность функционирования напорных шнековых модулей.

Значение работы Научное значение работы состоит » установш закономерностей движения сыпучих, пылевидных и пластичных матери л напорном шнековом модуле, определении влияния на этй закономерн физихо-^механических свойств подаваемых материалов, геометриче! параметров рабочих органов, условий эксплуатации модуля и разраб аналитического аппарата, учитывающего процессы, происходящие в мае Подаваемого материала и позволяющего обоснованно выби рациональные параметры рабочих органов напорных шнековых мод; Горных машин.

Практическое значение работы заключаете! в том, что ее результат частности инженерные методы расчета, алгоритмы и програ^ используемые при выборе геометрических параметров рабочих орп Шнековых модулей горных машин, создают основу для проектирован! создания высокоэффективных технологических горных машин, имеющ! своем составе напорные Шнековые модули, применяющихся при доё полезных ископаемых, при проведении горных выработок, Геологоразведочных работах, в шахтном и подземном строительстве и обогащении полезных ископаемых.

Внедрение результатов диссертационной работы

Результаты исследований внедрены на угольных шахтах ОАО «РОСТОВУ ГО ЛЬ»; в Артемовском шахтостроительном управлении;

Результаты исследований использованы ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского при разработке перспективных горных машин с напорными шнековыми модулями;

проектным институтом «ШАХТИНВЕСТПРОЕКТ» при разработке и проектировании напорных шнековых модулей горных машин; ОАО «Копейский машиностроительный завод» при разработке шнековых рабочих органов горных машин.

Результаты исследований рекомендуются ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского, ЦНИИПодземмашу при разработке перспективных горных машин с напорными шнековыми модулями; предприятиям горной промышленности при техническом перевооружении и модернизации оборудования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы южены и получили одобрение: на научно-практических конференциях ixTMHCKoro института ЮРГТУ (1985 - 1987, 1994 - 2000 гг.); на научных шнарах кафедр «Горные машины и оборудование», »Автоматизация тзводства, робототехника и мехатроника» и ((Подъемно-транспортные пины» Южно-Российского государственного технического университета 97-2000 гг.); на научно-производственной конференции АО ютовшахтострой» «Прохождение вертикальных стволов, околостволькых ров, горизонтальных и наклонных выработок при строительстве новых а» (г. Шахты, 12-14 июня 1997 г.); на 2-ой Международной научно-нической конференций «Новые технологии управления движением нических объектов» (г. Новочеркасск, 22-25 ноября 1999 г.); на российской научно-технической конференции «Неделя горняка - 2000» Москва, январь, 2000 г.); на семинаре отделения подземной разработки яышх месторождений ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского (г. Люберцы, ;ковской обл., апрель, 2000); на научном семинаре кафедры «Горная аника и транспорт» Московского государственного горного университета Лосква. май, 2000 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 монографии, 9 ей, получено 2 авторских свидетельства.

Объем работы. В диссертации, изложенной на 324 страницах с /нками и таблицами, содержатся введение, шесть разделов, заключение, :ок использованных источников из 114 наименований, приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен анализ условий эксплуатации шнековых улей горных машин и разнообразие их конструктивных особенностей.

Приведен обзор работ по исследованиям закономерностей движения м риала в шнековой полости модуля.

Напорные шнековые модули входят в состав различных горных мал агрегатов, комплексов, транспортного и стационарного горного оборуд ния, применяющихся при добыче полезных ископаемых подземным и от» тым способами, при проведении горных выработок, в шахтном и подзем строительстве и при обогащении полезных ископаемых.

Шнековые питатели гидротранспортных систем подают в трубопр! ды рудные концентраты, шламы, хвосты обогащения полезных ископаек закладочный материал при ведении очистных работ с гидравлической кладкой выработанного пространства. При креплении горных выработс тампонаже обводненных горных пород напорные шнеки подают бете влажные глиняные массы, сухие цементные и глиняные порошки.

Исследованием механики и кинематики движения различных мате] лов при взаимодействии со шнековыми рабочими органами технологичес и транспортирующих машин занимались многие ученые. Движение сыпу пылевидных и мелкокусковых материалов в винтовых конвейерах Башк; Б.Н., Белецкий В.Я.. Боголюбский К.А., Григорьев A.M., Катанов Б.А., харев Б.В., Мурашев В.И., Никифоров М.Е., Перетолчйн В.А., Прео женский П.А., Штуков Н.К., Böttcher S. рассматривают как движение , кретной массы.

В работах Ивановой А.И., Parsons J.D., Schweisow W.F. транспорта мый сыпучий материал, на основе ряда принятых допущений, рассматр ется как жидкая среда. Григорьевым A.M. и Сагалаевым Г.В. предлага "метод вырезания", а именно: представление сыпучего транспортируен материала в виде элементарного объема частиц, уравновешенного норм ными и касательными силами. Роговский М.Н., Pigot F.A., Mayllefer M.J, сматривают движение пластической массы в шнековом питателе как теч< ньютоновской жидкости в прямолинейном прямоугольном канале, в коте одна стенка движется относительно другой и ширина которого больше л ти глубин. В работах Мартынова В.Д., Туренко A.B. движение вязко сточного материала в напорном шнековом модуле рассматривается как , жение абсолютно твердого тела.

Общим для всех рассмотренных теоретических и эксперименталь исследований является то, что их авторы рассматривают движение мате ла в канале шнека как частично поступательное и частично вращательное

Конструктивные особенности напорных шнековых модулей завися свойств подаваемого материала, назначения машины и условий ее экспл) ции. Подача влажных, пластичных, а также пылевидных материалов шш затруднительно вследствие их налипания на шнек. Для устранения дан недостатка широкое распространение получили корпуса шнековых мод> выполненные с рифленой внутренней поверхностью и различные устрой для очистки шнека: контрножи, гребенки, скребки, очищаю

1еки. Однако все они либо сильно усложняют конструкцию модуля, либо тяются малоэффективными, так как направлены не на ликвидацию причин шпация шнека, а на борьбу с последствиями этого явления.

Фнзико - механические свойства подаваемых напорными шнеками эных машин материалов весьма разнообразны, но основным свойством, за-удняющим их подачу является липкость - способность материала при опиленных условиях прилипать к поверхностям рабочих органов технологи-:ких и транспортирующих машин. Липкость обусловлена наличием между «тактирующими поверхностями материалов и рабочих органов машин ад-тонных связей, величина которых зависит от многих факторов, среди ко-эых можно выделить влажность, дисперсность, химический состав пода-;мого материала, качество и свойства поверхности рабочего органа маши, величину давления в материале.

Структура л параметры рабочих органов технологических и транспор-эуюших машин, процессы, происходящие в массивах перерабатываемых териалов и на поверхностях их контактов с рабочими органами, в основ-м определяются физико - механическими свойствами этих материалов.

При выполнении теоретических исследований функционирования на-зных шнековых модулей важным этапом является идентификация среды и ависимости от этого выбор расчетной схемы и математической модели на-?женно-деформированного состояния подаваемого материала.

Всякое вещество можно рассматривать находящимся в напряженно-нормированном состоянии, причем зависимость между напряжениями и формациями непосредственно связана с природой вещества. Процесс оты-1ния этой взаимосвязи является сложной задачей, требующей постановки гдварительных экспериментов, измерения возникающих при этом напря-нкн и деформаций и установления зависимости между ними. Эта взаимо-1зь обычно идеализируется простыми математическими формулами, свя-зающйми напряжение и деформацию, пользуясь которыми, можно в от-1ышх случаях предугадать поведение материала в более сложных услови-нагружения. Примером простейшей идеализации, на которой основана юсическая теория упругости, является абсолютно упругое тело. Для ис-дований явлений пластичности часто используется понятие идеальной 1СТИЧНОСТИ или среды Сен - Венана. Третьей классической идеализацией [яется Ньютонова вязкость материала, при которой между напряжением и |ростью деформации наблюдается прямая пропорциональность.

Анализ свойств материалов,подаваемых, напорными шнековыми моду-1И,показал, что все они в той или ииой степени обладают упругостью, вяз-тью и пластичностью одновременно.

Течение угсруго-вязкопластичного материала наступает только после :тижения касательных напряжений предела прочности при сдвиге [г], а актер его движения описывается уравнением Шведова - Бингама

г т

т= [г] + //--, ск

где т - касательное напряжение на элементарной площадке, лежа на поверхности соприкасающихся слоев материала; [г]- предел прочн<

¿V

материала при сдвиге; — - производная скорости V по нормали

ск

рассматриваемым слоям материала (градиент скорости).

При касательных напряжениях т < [г] эти материалы ведут себя упругие твердые тела. При т > [ г] в материале возникает поверхн* скольжения и сопротивление движению слоев материала на з поверхности определяется динамической вязкостью материала и скорое относительного движения слоев материала.

При объемном напряженном состоянии прочностные свойс большинства влажных, сыпучих, пластичных и пылевидных материа; идентифицируемых как среда Бингама, наиболее точно характеризуй: теорией прочности О. Мора, согласно которой условие прочности моз записать в следующем виде:

где Гтах - максимальные касательные напряжения на элементар: площадке материала в плоскости сдвига; а - нормальные напряжени плоскости сдвига; с - величина касательного напряжения, воспринимаем материалом при нулевом нормальном напряжении и называемая сцеплен»

При выполнении условия (2) материал находится в равновесш

относительное движение слоев материала отсутствует. При Г|пах > С + 1 предельное состояние материала нарушается и начинается относитель движение его слоев (сдвиг).

При объемном напряженном состоянии материала вместо разрушь по площадке, в которой касательные напряжения впервые достиг с величины с (сцепления), предполагается, что предел прочности при сдв возрастает на величину, составляющую Ц-ую долю от нормального давле! по площадке. Эта величина аналогична обычной силе трения и поэте величину Л называют коэффициентом внутреннего трения.

[Т]~ С 71 = —-.

' Р

В случае трения материала по твердой поверхности коэффициент характеризует прочность адгезионных связей, а величина V - коэффици« внешнего трения материала о твердую поверхность.

Эффективные коэффициенты внутреннего и внешнего трения [ределяются по формуле

, _ С + Т]Р. (41)

- у

Проведенный анализ свойств подаваемых напорными шнековьши эдулями горных машин материалов показал, что они не являются ни ьютоновыми жидкостями, ни абсолютно твердыми телами. Поэтому при тановлении закономерностей движения материала в напорном шнеке льзя ограничиваться рассмотрением процессов, происходящих на >верхностях контактов подаваемого материала с рабочими органами 1шины. Необходимо учитывать процессы, протекающие внутри массива »даваемого материала, которые во многом определяют качественный и личественный характер его движения.

Во второй главе проведен анализ факторов, влияющих на )рмирование процесса шнеконапорной подачи упруго-вязкопластичного сериала, и на его основании разработаны основные теоретические ложения диссертационной работы.

Согласно существующим в настоящее время теории и тематическому описанию шнеконапорной подачи, закономерности ижения материала формируются под влиянием процессов, оисходящих на поверхностях его контактов с рабочими органами чекового модуля. Рассматривается равновесие элементарного объема .териала,вырезанного из канала,образованного внутренней поверхностью рпуса модуля, валом и лопастью шнека (рис. 1). Решение уравнений атики позволяет получить условие для определения угла /? между правлением движения материала и направлением подачи при условии, о он движется подобно абсолютно твердому телу

2ято + + 2от/. а)_ (5)

- 2miR7 f f eos(/? - «) - Imfjr - "f'ÁR~ ° = 0,

sm a

i a - угол подъема винтовой линии шнековой лопасти; R - радиус пасти шнека; - радиус вала шнека; ¡J. ■ коэффициент бокового

аления (распора); f - коэффициент трения материала о внутреннюю J

линдрическую поверхность корпуса модуля; f - коэффициент трения териапа о поверхность шнека; - давление на входе а шнек; а эффициент пропорциональности; ^ - число витков шнека; тпа + Рп = Р„ - давление на выходе из шнека.

U вых

N

При этом не учитываются процессы, происходящие в массиве >даваемого материала и оказывающие существенное влияние на >фективность функционирования напорного шнекового модуля.

Предлагаемая теория рассматривает возможность появления в ггериале,в канале шнека,поверхности скольжения (сдвига), касательные шряжения на которой превысят предельно - допустимые напряжения и 'дут максимальными. При этом часть материала, расположенная ближе к и шнека, не будет иметь поступательного перемещения в направлении »дачи, т. е. будет вращаться вместе со шнеком, а часть материала, сположенная ближе к периферии, будет двигаться по спирали. Чем >льше запирающее давление на выходе из шнека, тем большая часть 1териапа не будет иметь поступательного перемещения. Прк [ределенном значении давления поступательное движение материала в неке прекращается (весь материал вращается вместе со шнеком).

Предлагаемая теория отличается от существующих тем, что итывает процессы, происходящие в массиве подаваемого материала и их ияние на формирование процесса шнеконапорной подачи. Согласно ой теории, процесс подачи материала напорным шнековым модулем фмируется под влиянием факторов, показанных на рисунке 2.

Рассмотрено напряженно - деформируемое состояние элемента териала, вырезанного из канала шнека. Характер приложения нагрузок к осматриваемому элементу материала, представляющего собой пластинку ременной толщины, а также небольшое различие между эффицнентами внешнего и внутреннего трения материала, позволяют едположить возможность появления в нем криволинейной поверхности ольжения (сдвига), соединяющей края шнековой лопасти (рис.3), аксимальная поперечная сила действует на цилиндрической поверхности нтакта материала с корпусом модуля. Однако, существует ряд вогнутых иволннейных поверхностей, соединяющих края шнековой лопасти, ощадь которых меньше, чем плошадь соответствующей цилиндрической верхности. Если на какой-либо из этих поверхностей касательные пряжения в материале в направлении оси ^ превысят предельно -пустимые, то произойдет относительное скольжение (сдвиг) слоев териала, и весь материал разделится на две части.

Сдвиг в материале произойдет по поверхности, касательные тряжения на которой будут максимальными

Величина касательных напряжений на любой криволинейной теремной поверхности элемента материала зависит от площади этой

(6)

действующей на этой поверхности в

Рис. 2. Связи между факторами, влияющими на формирование процесса подачи материала напорным шнековым модулем

2

Величина силы Q, действующей на любой криволинейной поверхно-

ти материала, соединяющей края шнековой лопасти в направлении оси ависит от формы этой поверхности (рис. 4) и может быть определена из равнения

б = (7)

где - площадь части канала шнека, ограниченная линией пересеЧе-ня рассматриваемой поверхности материала с плоскостью Х\2\ (кривые , 2 и 3, рис. 4) и отрезками прямых — г, XI = ~t|2 и XI = //2.

Так как площадь поперечного сечения канала шнека 5 равна (рис.4)

г/2

^А' - {(^ - (8)

-Л2

то

/.'2

5;.= \{f(x)-r)dx,

(9)

-Л 2

где f(x) - функция, график которой является линией пересечения ассматриваемой поверхности с плоскостью X1ZI (кривые 1, 2 и 3, рис. 4).

* XI

О

t/2

Рис. 4. Возможные формы проекций поверхности скольжения в материале на плоскость Х121

Рассматриваемая поверхность образуется в результате движе некоторой кривой z(x) по спиральной направляющей таким образом,

за один оборот вокруг оси X приходится ее смещение вдоль оси X шаг t. Площадь этой поверхности можно определить по формуле

t/2

SM = 2л: J\Z/2(-r) + Г2 л/l + fa {x)dx, l

-t/2

где У'2 (ж) - квадрат первой производной функции f (;*);

Т = tfln.

С учетом симметрии рассматриваемого элемента матери относительно оси Z1 и уравнения равновесия (5) условие (6) мо; записать в следующем виде

2mfwRr + ¥ЛК1-12} + 2тЯ2/ц/ш cos(/?- а) Т sm а

Р

+ ■

М

4 жп y/\x) + T2^l + fa (x)dx

/2

\{f(x)-r)dx

2 лпа + Р0

ti 2

= max.

4m \4f1{x) + T2^f\x)dx о

Полученное уравнение позволяет определить форму поверхнс скольжения в материале ~f(x)- Анализ величин, входящих в i показывает, что у*(х) в общем случае зависит от коэффициентов тре материала о шнек и внутреннюю поверхность корпуса мод} геометрических параметров шнека и отношения запирающего давленш выходе из Шнекового модуля к давлению на входе в модуль.

Рассмотрим частный случай, когда запирающее давление на вых из модуля отсутствует, т. е. давление на выходе равно давлению на bxoj шнек. В этом случае второе слагаемое в (11) равно нулю, поперечные ci на любой криволинейной поверхности, соединяющей края лопастей шн< одинаковы

О = F „ 4- 2 Fm„, = const,

mp.e. тр.л. 3

и задача сводится к нахождению поверхности, площадь которой 6у минимальной.

t/2

su = 4лтз |л//2(х)+Г2л/ 1 + f'2(x)dx = rain. (12)

o

Функция, график которой проходит через точки с координатами -t/2;R),(t/2;R) (рис.4) и при движении по спиральной направляющей

круг оси X со смещением вдоль оси X на шаг t образует вогнутую по-рхность с минимальной площадью, определялась методами функционально анализа и вариационного исчисления. Для решения этой задачи был оп-делен функционал

а

= 2л- j^z2(x) + t2 X Vi + zadx, (13)

-а

где О — Т / 2; t — Т11л, на множестве z(x).

Установлено, что минимальной площадью обладает поверхность, обра-панная при движении по спиральной направляющей вокруг оси X со [ещением вдоль оси X на шаг « цепной линии, т. е. графика функции

vx) = kch—===== где к - совпадает с и играет роль масштаба или

лikz+t2 интш измерения.

Исследование уравнения (И) проводилось с использованием математи-ской системы MathCAD 6.0 PLUS. Задавалась функция вида

= С +• ТПХп 5 где п, m и с - положительные действительные числа.

Исследование зависимости (11) с использованием универсальной мате-тической системы MathCAD б.О PLUS, позволило установить влияние ма |рму поверхности сдвига в материале в кашле шнекоаого модул.? запи-ющего давления на выходе из шнека, свойств подаваемого материала и эметрических параметров рабочих органов напорного шнекового модуля, i рисунке 5 представлены профили поверхностей сдвига материала в канале ^ека при различных значениях запирающего давления на выходе из шнека при следующих значениях геометрических параметров рабочих органов: диус Лопасти шнека Ц — 0,2лг< РаДчУс вала шнека = 0,05М* Угоп

дъема винтовой линии шнека <2 — 20 . число витков шнека W = 4 . Ана-з полученных результатов показывает, что форма поверхности сдвига ма-риала в канале шнека зависит от отношения величин давлений на выходе и оде в шнековый модуль. При ^о " (кривая й = 0} рис.5) поверх-сть сдвига материала совпадает с поверхностью, имеющей минимальную ощадь, линия пересечения которой с плоскостью ^^ соединяет края ло-сти и имеет общую точку с прямой % ~г, В этом случае площадь час-

ти канала шнека, в которой подаваемый материал имеет поступательное ремешение максимальна. На рисунке 5 это площадь фигуры,ограничен линиями а = 0 и Z = Я.

С увеличением запирающего давления линии пересечения повер> стей скольжения материала с плоскостью XX имеют более пологую фор и пассивная область в канале шнека, заполненная материалом, не имеют осевого перемещения в направлении подачи, увеличивается.

Шнековая лопасть

Вал шнека

Ось шнека

Рис. 5. Зависимость формы поверхности сдвига в материале в каши шнека от величины запирающего давления на выходе из модуля

Анализ результатов, полученных при исследовании влияния колит ва витков шнековой лопасти на форму поверхности скольжения в матери показал, что с увеличением количества витков шнековой лопасти плош части канала шнека, в которой подаваемый материал имеет поступатель перемещение, увеличивается.

Установление закономерностей движения материала в напорном шнеко модуле с учетом возможности возникновения в нем поверхности скольже имеет важное практическое значение, так как позволяет при прое! ровании напорных шнеков более обоснованно выбирать геометрические раметры рабочих органов и использовать различные конструктивн

структурные решения, обеспечивающие максимальную эффективность ункционирования шнекового узла с учетом свойств подаваемого атериала и запирающего давления на выходе из шнека.

В третьей главе на основании обзора исследований по вопросам эименения, работы и теории проектирования шнековых модулей апологических и транспортирующих машин; установленных во второй шве закономерностей движения сыпучих, пылевидных и пластичных атериалов в напорном шнеке; анализа процессов, происходящих в атериале при взаимодействии с рабочими органами машины (как на зверхностях контакта с рабочими органами, так и в массиве материала), и «личных факторов, влияющих на эффективность процесса подачи, осмотрен ряд предложений по совершенствованию структуры рабочих зганов напорных шнеков и разработана методика определения шиональных геометрических параметров шнековых рабочих органов в висимости от свойств подаваемого материала и условий эксплуатации шины.

Производительность напорных шнековых модулей определяется как юизведенис плошади сечения канала шнека на проекцию скорости ггериала на ось шнека

Q=x(R2 -r2)vx. (14)

Максимально возможная (теоретическая) производительность будет леть место, если абсолютная скорость движения материала будет травлена вдоль оси шнека

QnKOp-<Rz-r2)vmeop, (15)

•е vrcop. = O)0Rtga - максимально возможная (теоретическая) скорость жжения материала.

Отношение фактической производительности Q к теоретической Кпеор. характеризует эффективность функционирования шнекового модуля называется коэффициентом подачи шнека

k = Q г, v» cosacos^ ^ 1 (1б)

Q,neop. Vmeop. C0S 1 + tgOtgfi

e J3 - угол между направлением движения материала и осью шнека.

В напорных шнековых модулях, подающих сыпучие, пластичные и ллевидные материалы, угол отклонения движения материала от оси шнека ставляет 75 - 80 градусов, вследствие чего коэффициент подачи шнека

,зоК кр = 0,33 + 0,42.

Применение различных конструкторских решений, направленных на еличение трения материала о внутреннюю поверхность корпуса шнеково-

го модуля или уменьшение трения материала о шнек, может значительно высить производительность напорного шнека.

Сила трения материала о внутреннюю поверхность корпуса шнеков модуля зависит от коэффициента трения материала об эту поверхность т силы нормального давления, Увеличить силу нормального давления м: риала на внутреннюю поверхность корпуса шнекового модуля можно, из нив геометрию шнековой лопасти таким образом, чтобы образующие лс сти были направлены не по нормали к оси шнека, а имели наклон в сторс противоположную направлению движения материала от оси шнека к пе ферии, т.е. располагались под углом 0 к нормали оси шнека (рис. 6).

Рассмотрено равновесие элементарного объема материала, вырезанн из канала, образованного внутренней поверхностью цилиндра, валом и лс стью шнека, образующие которой расположены под утлом О к нормали шнека (рис. 6).

Получено уравнение, исследование которого с применением вычис тельной техники позволяет определить влияние угла наклона образуют шнековой лопасти на направление движения материала, а, следователи« на производительность шнекового модуля

Р0 + 2лпа

R{R -г) . . -¿sine; In

2mfuLR2 sínarcos(¡3 - a)

_______..... •________j.

[\-f4cos,{f3~a)tge]wse

2mifuR2cosacos{8-a) „ _ .

+ —^-—-- - 2mtfMRr sin a -

\-f4co${p-a)tge

2nfJR2-rz) 2mif4R2 cos/? _Q

cos в 1 - f4 cos (ft - a)tgG На рисунке 7 представлена зависимость коэффициента подачи шн , характеризующего эффективность функционирования напорного и.

кового модуля от угла наклона образующих лоиасти шнека при различ! значениях коэффициента трения материала о металл шнека и корпуса мод и следующих значениях геометрических параметров модуля: радиус лопа шнека & — 0,2м. радиус вала шнека г ~ 0,05.« ¡ уГ0Л подъема винтовой нии шнека # = 20

Количественное результаты показывают, что производительность гторного шнекового доодуля с лопастью, имеющей наклон от оси шнека к

эиферии, выше, чем у модуля с лопастью, образующие которой заправлены по нормали к оси шнекового вала, на 10 - 30 % при подаче различных материалов за счет увеличения поступательной составляющей движения материала в направлении подачи. Анализ полученных результатов показывает, что рациональное значение угла наклона эбразующих шнековой лопасти зависит от свойств подаваемого материала I составляет 10 20°.

Рис. 6. Шнековый вал, образующие лопасти которого расположены под углом к нормали оси вала

Рис. 7. Зависимость коэффициента подачи шнека опт угла наклона образующих шнековой лопасти

Как было установлено во второй главе, в подаваемом напорным ш ком материале возникает поверхность скольжения. При этом часть матер ла, расположенная ближе к шнеку, налипает на него и не совершает посту тельного движения в направлении подачи. Другая часть материала, распо женная ближе к периферии, совершает движение со значительным откло нием сгг оси шнека. Рассмотрено равновесие элементарного объема этой 1 ти материала.

После определения значения всех сил, действующих на злементари объем материала, получено уравнение для определения направления дви: ния материала в следующем виде

2 та + Р0''

М

|(Я - Дх))ск + 2лп/цКг ьт(0 - а) -

о 1/2

^ Ы7ч^^йТчйь-

зта •>

-2т/щ/м112соз(13~а) = 0

где

г/2

2 — /{х))ск - площадь сечения рассматриваемой части О

териала; коэффициент трения материала о материал.

Уравнение (18) позволяет определить угол (¡) между направлен! движения материала и продольной осью шнека при условии, что крутяи момент от шнекового вала передается на него через другую часть матери; вращающуюся вместе со шнеком и не имеющую поступательного переме: ния в направлении подачи.

Анализ численных результатов, полученных при решении уравне: (18) с применением вычислительной техники, позволяет установить тия различных факторов, в частности, коэффициента трения материала о мате ал, на направление движения материала в канале шнека. Чем выше коэф циент внутреннего трения материала, тем больше угол между направлен] движения материала и продольной осью шнека и, следовательно, меньше эффициент подачи шнека и ниже производительность машины.

Так как коэффициент трения подаваемых материалов о металличесь поверхность меньше, чем коэффициент трення материала о материал, то несообразно использовать шнековый вал, профиль которого имеет криво нейную поверхность, идентичную поверхности скольжения в подаваем материале. В этом случае в уравнении (18) коэффициент трения ма

ала о материал /Л1 заменяется коэффициентом трения материала о металл

Лг

Анализ результатов, полученных при исследовании зависимости (3 8) с вменением вычислительной техники показывает, что коэффициент подачи лека, с криволинейным каналом выше на 15 - 30% по сравнению со шнеком адиционной формы для материалов с различными отношениями ко эф фи-1ентов внешнего и внутреннего трения за счет снижения крутящего момен-, передаваемого шнеком подаваемому материалу.

Производительность напорного шнека зависит не только от коэффици-та подачи шнека, но и от площади поперечного сечения канала шнека. По-ому увеличить производительность напорного шнека можно, если увеличь площадь поперечного сечения канала шнека, то есть профиль шнека >лжен иметь криволинейную поверхность, более вогнутую, чем поверх->сть скольжения в подаваемом материале (рис. 8). Чем меньшую часть пря-)угольника АВСД (рис. 8) занимает сечение шнека, тем больше поперечное чение канала шнека. Однако, чрезмерное уменьшение сечения шнека мо-зт привести к появлению в подаваемом материале поверхности скольжения, о приведет к снижению производительности машины. Поэтому огггимать-лм является такое сечение шнека, при котором площадь поперечного сече-1я подаваемого материала будет максимальной и при этом в материале не 'дет возникать поверхность скольжения (рис. 8, кривая 1). Это возможно >и выполнении условия

где - максимальная поперечная сила, которую может воспринять

обая криволинейная поверхность материала (кривая 1, рис. 8);

02 - поперечная сила на поверхности контакта материала и шнека.

Силы £?] и соответственно равны

а = ^ 4- мР/^; д2 = Р8'К2 + /¿ал.

I .'2

1е Р - давление в шнеке; = 2 — /¡(х^сЪс - площадь части ка-

о

зла шнека, ограниченная линией пересечения возможной поверхности сольжения в материале и плоскостью XIЪ (кривая 1. рис. 8) н внутренней эверхностью корпуса шнекового модуля;

- функция, график кото-

311. при вращении вокруг оси XI образует возможную криволи-ейную поверхность скольжения материала (кривая 1, рис.8); т

'1'2 ~ ^ ~ ' "лошадь канала шнека, образованного линией

о

пересечения криволинейной поверхности шнека и плоскостью (кривая 2. рис. 8) и внутренней поверхностью корпуса шнекового мод /г(х) - функция, график которой при вращении вокруг оси XI обра криволинейную поверхность шнека (кривая 2, рис. 8); - и S, плои поверхностей, образованных при движении графиков функций /2{х) «о спиральной направляющей вокруг оси X, со смешением Bj оси X на шаг t

til _ _

Sx = 4т ytfW + T^l + f,2 (*)<&, о

ti2 __

S2= 4тг y/}(x) + T2^\ + f2a(x)dx, o

После подстановки значений величин из (19 - 20) в (18 преобразований имеем условие для определения формы поверхн< шнека (функции создающей максимальную площадь попереч]

сечения канала шнека и исключающую появление поверхж скольжения в подаваемом материале

2 лпа + Р0и1

21п

¡(R - f{(x))dx

+

г/2 _ _

+ 4япмГш УА2(х) + Т2Ф + /\\Х)С!Х

21п

2 mía + Р0

иг

¡(R - f2(x))dx +

72

+ 4яи/£„ У122(х) + Т2^\ + /'2\х)ск о

Функцию ./¡(-"О, график которой при вращении вокруг оа образует криволинейную поверхность с максимальными касательн напряжениями, то есть поверхность возможного сдвига в матери можно определить аналогично (11) из условия

0

Н 2 ________________

|ЛО)\1 + Л'2

1/2

■ +

¡1/1(х) + Т2л!\ + /1а(х)<к

21п

+

2япа + Рп

¿/2

= шах.

(22)

Совместное решение условий (21) и (22) с применением вычислительной техники, позволяет установить функции ./! (Л) и ^ (■*), определяющие форм)- возможной поверхности скольжения в материале и рациональную форму поверхности шнека и исследовать зависимость этих функций от свойств материала, запирающего давления на выходе из шнека и геометрических параметров рабо'шх органов пгнекового моду ля.

? 7

Корпус шнекового модуля а ^

С

■Д.-«,

Рис. 8. Профиль шнека и профиль возможной поверхности сдвига в подаваемом материале

О

Рассмотрено движение материала в напорном шнековом моду; гладкой и рифленой внутренней поверхностью корпуса. Установлено, чт направление движения основной массы материала в машинах с рифл< внутренней поверхностью корпуса существенное влияние оказы поведение материала, заполнившего межреберное пространство. Так ребра препятствуют движению материала, попавшего в пространство ме ними, в направлении окружной скорости шнека, то он может либо находи в неподвижном состоянии, либо перемещаться в направлении продол! оси питателя. Получено условие движения материала в межребер пространстве

atfM cos р > f (а + 2b)t + ab/n ;

где f - коэффициент трения материала о металл цилиндра; J

коэффициент внутреннего трения материала; ¡3 - угол ме направлением движения основной массы материала и продольной с цилиндра; а и Ь - геометрические параметры профиля в нутре! поверхности цилиндра.

При выполнении условия (23) будет иметь место движение матер! между направляющими вдоль оси шнекового модуля. В этом случае < сопротивления движению подаваемого материала по BHyrpet поверхности корпуса в направлении продольной оси шнекового модуля:

Fx = Р/ц (а + 2b + d)t + Pabjn ■

Сила трения материала о внутреннюю поверхность корпус; направлении окружной скорости шнека:

Fy = P{qrM+4T4yt-

Из условий (24) н (25) коэффициент сопротивления движе: подаваемого материала по внутренней поверхности корпуса шнеко! модуля в направлении его продольной оси /х и коэффициент треш направлении окружной скорости шнека f , приведенные к цилиндричес

поверхности, образованной верхними гранями ребер и поверхнос материала, заполнившего межреберное пространство, соответственно рав!

/г - /„ (a+2b+d)/(a+d) + ab/(nt(a+d))>

Л If

fy^i/^+A^/ia+d)-

Рассмотрено движение элементарного объема материала, вырезан) из канала шнека, по внутренней поверхности корпуса шнекового модуля

fx<fy-

Получено условие для определения угла у между направлен движение материала и направлением подачи

SMfp cos(^ - a)cos(y - a) + (SwfU{ +

~4n M

2 ma + P0

ro

+

+ Яц/р/ш - «» х ««(У ~ «) - V, = тах •

Условие (28) позволяет определить направление движения материала в порном шнеке в зависимости от геометрических параметров рабочих орга-в шнекового модуля (угла подъема винтовой линии шнека ОС, размеров и >рмы направляющих) от свойств перемещаемого материала (коэффициен-в внешнего и внутреннего трения) и от условий эксплуатации машины (за-рающего давления на выходе из шнека).

Рассмотрено движение материала в шнековом питателе с рифленым рпусом, рёбра которого расположены не по образующей цилиндра, а по ирали, с некоторым углом закручивания (р в сторону вращения шнека.

Условие движения материала в пространстве между направляющими О в этом случае имеет следующий вид:

afM cos(J3 -<р)> f (а +2cos <р.

nt

Условие движения основной массы материала

(29)

S„ cos(^ - a)cosO - a)^]fcos2 (0-<р) + /2 sin2 (/? - ф) +

+

2 мм 4- R

sin(^ - a) +

V- ~ - аЦЦ со52(/? + // 5щ2(/? - ф) -

- со$2{у-<р)+/2 жг{у-(р) = шах. (30)

Исследовано влияние геометрических параметров внутренней поверх-тя корпуса модуля: высоты и ширины направляющих, расстояния между т и угла их установки на направление движения подаваемого материала.

Установлено, что правильный выбор геометрических параметров внут-ней поверхности корпуса шнекового модуля в зависимости от свойств по-аемого материала и геометрических параметров шнека может повысить ¡ективность функционирования напорного шнекового модуля на 25 -

^о.

В четвертой главе рассмотрена возможность распространения преданных путей повышения эффективности напорных шнековых модулей

2В

на вертикальное винтовое транспортирование сыпучих материалов, основании уравнений движения частицы материала в вертикальном шн полученных Григорьевым A.M. для винтового конвейера, образую) лопасти которого направлены по нормали к оси шнека, получены уравне движения частицы материала в вертикальном шнеке, образующие лога которого имеют наклон вниз от оси шнека к периферии.

Количественные результаты, полученные при решении даН1 уравнений, показывают, что производительность вертикального 1Ш можно увеличить на 8 - 15 % за счет рационального выбора угла накл образующих шнековой лопасти.

Рассмотрено движение частицы материала в вертикальном винто конвейере, с рифленой внутренней поверхностью корпуса. Получ» зависимости для определения влияния угла установки рифлей направление движения частицы материала. Установлена возможнс повышения производительности вертикального винтового конвейера на 1 20 %, за счет рационального выбора угла установки рифлей на внутрен поверхности корпуса конвейера.

В пятой главе разработана математическая модель продс шнеконапорной подачи, позволяющая определить оптимапы геометрические параметры его рабочих органов, обеспечивают максимальную производительность машины и минимальные уделы энергозатраты в зависимости от ее назначения, условий эксплуатаци] свойств подаваемого материала.

Глобальным критерием эффективности при нахождении оптнмалы параметров приняты удельные энергозатраты подачи. Минимиза удельных энергозатрат подачи способствовует решению общей зад повышения эффективности функционирования шнековых моду; поскольку вызывает снижение расхода электроэнергии, установлен; мощности и тем самым снижение стоимости машины и удельных зат подачи. Так как величина удельных энергозатрат зависит от многих факто (параметров), целевая функция имеет вид:

А = /(х), (

где Д: =/Xj;i'2;А'3;...;Х(;...;.ТЛ/. вектор факторов, влияющих

величину удельных энергозатрат подачи. Оптимизируемыми параметр; являются: угол нарезки винтовой линии шнека, количество витков шнеко лопасти, расстояние между направляющими, высота направляющих, шир направляющих, количество направляющих, угол установки направляюш форма криволинейной поверхности шнекового вала.

Для решения задачи оптимизации параметров шнекового питат разработаны алгоритм и программа расчета и выбора параметров мето;

зномерного поиска, ориентированные на использование персонального мпьюгера.

В шестой главе изложена методика проведения и представлены ре-таты экспериментальных исследований лабораторной модели и произ-аственных испытаний промышленных образцов напорных шнековых молей на угольных шахтах ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» в составе машины для 5ведения монолитной бетонной крепи и пыжеделательной машины.

Экспериментальные исследования имели целью проверку правильно-я основных теоретических положений данной работы и полученных на их нове количественных результатов. Цель производственных испытаний -оверка работоспособности разработанных напорных шнековых модулей в омышленных условиях в течение длительного периода времени и оценка эффективности по сравнению с базовыми вариантами машин, а также оверка соответствия основных количественных показателей процесса по-чи проектным показателям.

Экспериментальные исследования проводились на лабораторной мо-пи шнекового модуля. На выходном конце модуля был установлен мунд-гук, конструкция которого позволяла регулировать давление в материале выходе из шнековой полости модуля. Установка имела три сменных шне-вых вала, один из которых имел традиционную форму, а два других - кри-пинейные профили, параметры которых были приняты на основании ренегатов, полученных при реализации математической модели на ПЭВМ.

Испытания проводились: при подаче сухого цемента марки 500 и тайных паст влажностью 15% и 21%; при трех значениях давления на выходе шнековой полости Рх = 0,3 МП а, Р2 =0,6МПа и Р3 =0,9М7а; машине с базовым шнековым валом и с валами, имеющими криволиней-ю профили поверхности. В каждом опыте измерялись производительность шины и потребляемая мощность.

Результаты экспериментальных исследований и производственных нс-гганПЙ показывают, что производительность напорного шнекового модуля фнволинейной поверхностью, форма которой определялась на основании зультатов компьютерного моделирования с учетом свойств подаваемого .териаЛа и величины запирающего давления на выходе из шнекового моду, выше, чем у модуля со шнековым валом традиционной формы на 20 - 25 Удельный расход энергии на подачу единицы объема материала у маши-I с валом, имеющим криволинейный профиль поверхности, ниже, чем у шины со шнековым валом традиционной формы на 15-20 %.

Результаты экспериментальных исследований и производственных ис-1таний удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами мпьютерного моделирования (расхождение в пределах 8 %), что подгвер-шет основные теоретические положения данной работы о возможности по-шзения производительности напорных шнековых модулей горных ма-

шин за счет устранения возникновения поверхности скольжения в пода мом материале.

Результаты замеров производительности и мощности, потребляв напорными шнековыми модулями, проводимых ежедневно, в течение 15 ток непрерывной работы модулей при производственных испытаниях, п. зали отсутствие дрейфа основных количественных показателей процесса дачи материала. Производительность и потребляемая модулями мощнос-течение всего срока испытаний оставались постоянными и соответствов проектным показателям, определенным при компьютерном моделнровани

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе осуществлено научное обобщение резул! тов теоретических и экспериментальных исследований закономерное движения сыпучих, пылевидных и пластичных материалов в напорных ш ковых модулях и решение важной научно-технической проблемы повыше эффективности функционирования напорных шнековых модулей гор! машин за счет структурного синтеза и параметрической оптимизации их бочих органов, основанных на разработанной теории шнеконапорной пода учитывающей процессы, происходящие в массиве подаваемого материал на поверхностях его контактов с рабочими органами модуля, и подтвержд ной результатами экспериментальных исследований и производственных питаний.

Основные выводы и результаты диссертационной работы заключаю в следующем.

1. Шнековые модули в составе технологических и транспортирующих 1 шин широко применяются при строительстве подземных сооружений и ш; и разработке полезных ископаемых для перемещения сыпучих, пылевидш мелкокусковых и пластичных материалов в горизонтальном, наклонном вертикальном направлениях. Во многих технологических процессах широ1 распространение получили напорные шнековые модули, предназначенн для равномерной непрерывной подачи влажных, пластичных, сыпучих и б левидных материалов в дробильно-помольные, формующие, смешивающи! другие машины, на транспортирующие устройства и в трубопроводы. 0< бенностью условий работы напорных шнековых модулей является избытс ное давление в подаваемом материале на выходе из модуля.

2. В существующих в настоящее время теоретических положениях и раз] ботанных на их основе методиках расчета напорных шнековых модулей г даваемый материал рассматривается либо как ньютоновская жидкость, ли как абсолютно твердое тело, тогда как большинство подаваемых напорньи шнековыми модулями материалов таковыми не являются. В настоящее вре нет теории движения упруго-вязкопластичных материалов в напорном ип ковом модуле, учитывающей процессы, происходящие как на пове|: ностях контактов материала с рабочими органами модуля, так и

1сснве материала при различных условиях эксплуатации модулей и различ-.IX свойствах подаваемых материалов. Игнорирование реальных свойств »даваемых материалов приводит к необоснованному выбору геометриче-:их параметров рабочих органов напорных шнековых модулей при проек-ровании и созданию низкоэффективного технологического оборудования. Разработанная теория движения вязкопластичного материала в напорном чековом модуле учитывает процессы, происходящие на/ поверхностях кон-ктов материала с рабочими органами модуля и возможность возникновения материале криволинейной поверхности скольжения, касательные напряже-[я на которой превышают предельно - допустимые напряжения и имеют .ксимальные значения. При этом часть материала, расположенная ближе к и шнека, не имеет поступательного перемещения в направлении подачи,

0 отрицательно сказывается на эффективности функционирования напор-го шнекового модуля.

Установлено, что появление поверхности скольжения внутри массива ло-ваемого материала снижает эффективность функционирования напорного 1екового модуля, так как часть материала при этом налипает на шнек и со-эшает движение по концентрическим окружностям, не имея осевого пере-щения в направлении подачи. Для высокоэффективной подачи упруго-¡колластичных материалов необходим напорный шнековый модуль, рабо-г органы которого обеспечат либо отсутствие поверхности скольжения в даваемом материале, либо приблизят эту поверхность как можно ближе к эдольной оси шнека, чтобы объем материала, налипшего на шнек и еньшающий полезное сечение шнекового канала, был минимальным.

На основании разработанной теории предложены структурные и конст-сгввные особенности рабочих органов напорных шнековых модулей, на-звленные на Повышение эффективности их функционирования, гановлено, что шнековая лопасть, имеющая наклон в сторону, противопо-кную налраатению подачи материала от оси шйека к периферии, увеличит силу нормального давления подаваемого материала на внутреннюю ложность корпуса напорного шнекового модуля, а, следовательно, и силу мая материала об эту поверхность по сравнению с лопастью, образующие •орой расположены по нормали к оси шнека. Это повышает коэффициент (ачи шнека и производительность модуля.

Выбор профиля шнекового вала, основанный на применении разработан-

1 теории шнеконапорной подачи, позволяет повысить эффективность дагионирования напорного шнекового модуля за счет замены трения междвижущимся материалом и материалом, налипшим на шнек, на трение кду подаваемым материалом и металлической поверхностью шнека. Теоретически обоснована возможность повышения коэффициента подачи гка и производительности модуля за счет формирования различных сил ротивления при движений материала по внутренней поверхности

корпуса шнекового модуля на направлениях окружной скорости шне] продольной оси модуля. Причем коэффициент сопротивления движению териала по внутренней поверхности корпуса модуля в направлении окру я скорости шнека должен быть как можно больше, а в направлении прод ной оси модуля - как можно меньше.

9. Математическая модель процесса шнеконапорной подачи упр вязкопластичных материалов, созданная на основе разработанной тес шнеконапорной подачи, учитывающей процессы, происходящие в мае подаваемого материала и на поверхностях его контактов с рабочими орт ми напорного шнекового модуля, позволяет установить влияние геометр ских параметров рабочих органов напорного шнекового модуля на осно! количественные показатели процесса подачи материала и определить о мальные значения этих параметров из условий максимальной произв тельности модуля и минимальных энергозатрат.

10. На основе решения оптимизационной задачи определены рационал! геометрические параметры внутренней поверхности корпуса шнекового дуля, позволяющие реализовать движение подаваемого материала по . поверхности при Ух < ^ , и рациональная форма шнекового вала моя

исключающая возможность возникновения поверхности скольжения в п ваемом материале, что повышает эффективность функционирования мод)

11. Испытания лабораторной модели и промышленных установок пока работоспособность и высокую эффективность напорных шнековых моду геометрические параметры рабочих органов которых определялись с уч( процессов, происходящих в массиве подаваемого материала и на повер стях его контактов с рабочими органами модулей, их способность длител! время сохранять на постоянном уровне основные количественные показа процесса подачи и возможность промышленной реализации.

12. Результаты экспериментальных исследований и производственных и< таний удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами ] пьютерного моделирования (расхождение в пределах 8 %), что подтверж основные теоретические положения данной работы о возможности повь ния производительности напорного шнекового модуля за счет параметр ской оптимизации рабочих органов модуля, исключающей налипание п ваемого материала на шнековый вал и обеспечивающей уменьшение с сопротивления движению материала на направлении продольной оси мод а также адекватность математической модели реальному процессу движ< материала в напорном шнековом модуле.

13. Полученные количественные результаты показывают, что напор шнековые модули, выбор геометрических параметров рабочих органов к рых проведен с учетом процессов, происходящих в массиве подаваемого териала и на поверхностях его контактов с рабочими органами, свойств п ваемых материалов и условий эксплуатации машины, целесообразно г

нять при напорной подаче влажных, пластичных, имеющих склонность к гшпанию, а также пылевидных, слеживающихся материалов, так как это иводит ic увеличению производительности модуля на 30 - 45% и снижению гльных затрат энергии на 11 - 19 %,

Технические предложения, разработки, методики и компьютерные про-шмы используются ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского, ОАО «Копей-1Й машиностроительный завод» и проектным институтом «Шахтинвест-эект» при проектировании и конструировании шнековых модулей горных шин.

Разработанный напорный шнековый модуль внедрен:

- на шахте «Майская» ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» в составе пыжедела-тельной машины;

- нашахте «Октябрьская _ Южная» ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» в составе машины для возведения монолитной бетонной крепи горных выработок;

- в Артемовском шахтостроительном управлении при строительстве шахты «Обуховская - 1 ».в составе передвижного агрегата для приготовления тампонажного раствора.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в сле-оших публикациях автора:

Евстратов В.А. Теория шнеконапорной подачи вязкопластичных материа-1 и совершенствование шнековых модулей горных машин. Ростов - на -ну. Издательство СКНЦ ВШ. 2000. - 160 с.

Загороднюк В.Т., Евстратов В.А., Евстратова H.H. Модули шнековых пи-елей и винтовых конвейеров робототехнических комплексов. Ростов - на |ону. Издательство СКНЦ ВШ 1999. - 139 с.

Евстратов В.А. Влияние геометрии шнековой лопасти на эффективность якционирования вертикального винтового конвейера II Изв. вузов. Сев. i. регион «Технические науки» 2000.- № I. С. 79 - 81. Евстратой В.А. Влияние геометрии шнекоаой лопасти на производитель-ть шнековых питателей // Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические ки» 2000.- №2. С. 72-74.

Евстратов В.А. Закономерности движения вязкопластичных материалов в [орном шнеке// Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические науки» '0.-№2. С. 75-77.

Евстратов В.А., Евстратова H.H. Закономерности подачи, пластичных ма-

иалов напорным шнеком. Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск,

0.- 17 с.-Деп. в ВИНИТИ 24. 04. 00. № 1147-В 00.

Евстратов В.А., Евстратова H.H. Влияние угла установки направляющих,

тношения их размеров и интервалов между ними на эффективность функ-

(нирования шкекового питателя. Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочер-

:к, 2000,- 10 е.- Деп. в ВИНИТИ 24. 04. 00. № 1144 В 00.

Евстратов В.А., Евстратова H.H. Модернизация ленточного шнекового

сса. Совершенствование машин и технологий в горно-добывающей про-

мышленности и стройиндустрии: Тез. докл. науч.-техн. конф. Шахт, i НГТУ, г. Шахты, апрель 1996г.-Новочеркасск:НГТУ-С.43-44.

9. Чистяков A.B., Евстратов В.А., Евстратова H.H. Математические мо технологического процесса и машины // Методические указания к раз дипломного проекта. Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: Hl ТУ. 19 23 с.

10. Евстратов В.А., Евстрьтова H'.Mi, Основин H.Ai, Рослякова A.A. С очищающийся ленточный шнековый пресс // Технология горного прои: ства и социально-экономические проблемы регионов Восточного Донб Сб. науч. работ и тез. Докл. студ. и аспир. Шахт, ин-та НГТУ: Ша ЮРОАГИ, 1998. С. 143-144.

11. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Модернизация шнекового транспс рующего органа //Вопросы совершенствования машин и технологий в го добывающей промышленности и стройиндустрии: Сб. науч. тр. Ново1 гос. техн ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1998. С. 36-40.

12. Евстратов В.А. Ленточно-винтовой рабочий орган для робототехи ского комплекса. Новые технологии управления движением техниче объектов. Тез. докл. 2-ой международной научно-технической конферен г. Новочеркасск, ноябрь 1999г. - Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ) - С. 85-8<

13. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Повышение Эффективности функ нирования шнековых питателей. Совершенствование машин и технолог горно-добывающей промышленности и стройиндустрии: Сб. науч. тр./' Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. С. 28-32.

14. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Ленточно-винтовой транспортирую орган. Совершенствование машин и технологий в горно-добывающей мышленности и стройиндустрии: Сб. науч. тр./ Юж- Рос. гос. техн. ун-т. вочеркасск: ЮРГТУ, 1999. С. 33-36.

15. Гайдуков Ю.Д., Чистяков A.B., Евстратов В.А. Модернизация мехаи ского оборудования // Методическое руководство к выполнению спещ ной части дипломного проекта. Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочерк 1994.- 16 с.

16. Евстратов В.А. Моделирование процесса подачи вязкопластичных л риалов напорным шнековым модулем // Тез. докл. Всероссийской науч.-i конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и произвс ве» (Computer-Based Conference) Нижний Новгород. -Март, 2000.- Част С. 29.

17. Евстратов В.А. Оптимизация формы поверхности шнекового вала на ного модуля. // Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф. «Информац ные технологии в науке, проектировании и производстве» (Computer-B Conference) Нижний Новгород. -Март, 2000.- Часть 1,- С. 29.

18. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Самоочищающийся ленточный шн вый пресс. A.c. 1201168 СССР, МКИ В 30 В /14.-373 5 903/25-27; Зг 08.05.84; Опубл. 30.12.85.-Бюл. №48. -1985.

Евстратов В. А., Евстратова H.H.. Молчанова Т.Н. Шнековый пресс. A.c. 5595 СССР, МКИ В 30 В 9/14,- 405 4 307/31-27; Заявл. 09.04.86; Опубл. 8.87,- Бюл. №32. -1987.

Формат 60x84 1/16. Печ. л. 2.25. Тираж 100 экз. Заказ №593 Типографии И ВЦ ОАО «Ростонуюль» 346500, г. Шахты, Ростовской ofu. ул. Пушкина, 6

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ВОПРОСАМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, РАБОТЫ И ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАПОРНЫХ ШНЕКОВЫХ МОДУЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН

1.1. Область применения напорных шнековых модулей в гоюной промышленности

1.2. Анализ физических свойств материалов, подаваемых напорными шнековыми модулями горных машин

1.3. Анализ условий и режимов работы шнековых модулей транспортирующих и технологических машин. Конструктивные особенности напорных шнековых модулей

1.4. Обзор исследований по теории проектирования шнековых модулей горных машин

1.5. Выводы. Задачи исследования

2. ТЕОРИЯ ШНЕКОНАПОРНОЙ ПОДАЧИ СЫПУЧИХ, ПЫЛЕВИДНЫХ И ПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Закономерности движения вязкопластичного материала в напорном шнековом модуле

2.2. Обоснование возможности появления в материале поверхности скольжения

2.3. Поверхность скольжения в материале, подаваемом напорным шнековым модулем

2.3. Минимизация площади вогнутой поверхности

2.5. Исследование влияния запирающего давления и количества витков шнековой лопасти на форму поверхности скольжения в материале

2.6. Выводы

3. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ НАПОРНЫХ ШНЕКОВЫХ МОДУЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН

3.1 Исследование влияния угла наклона образующих шнековой лопасти на эффективность работы напорного шнекового модуля.

3.2. Исследование влияния профиля шнекового вала на эффективность работы напорного шнекового модуля.

3.3. Влияние формы внутренней поверхности корпуса напорного шнекового модуля на направление движения подаваемого материала.

3.4. Закономерности движения материала в напорном модуле с ленточно-винтовым рабочим органом

3.5. Выводы

4. ЭКСТРАПОЛЯЦИЯ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ НАПОРНЫХ ШНЕКОВЫХ МОДУЛЕЙ НА ВЕРТИКАЛЬНОЕ ВИНТОВОЕ ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ

4.1 Влияния угла наклона образующих шнековой лопасти на направление движения материала в вертикальном шнеке

4.2 Влияние формы внутренней поверхности корпуса вертикального винтового конвейера на его производительность

4.3 Закономерности движения материалов при вертикальном транспортировании ленточно-винтовым рабочим органом.

Выводы

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ШНЕКОНАПОР

НОЙ ПОДАЧИ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ НАПОРНЫХ ШНЕКОВЫХ МОДУЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН

5.1. Критериальный анализ и составление целевой функции.

5.2. Факторный анализ, обоснование и построение модели про цесса подачи материала напорным шнековым модулем.

5.3. Модель процесса подачи материала напорным модулем с ленточно-винтовым рабочим органом.

5.4. Выводы

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

6.1. Задачи экспериментальных исследований и производст венных испытаний.

6.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

6.3. Результаты экспериментальных исследований.

6.4. Методика, проведение и результаты производственных испытаний.

6.5. Выводы

Актуальность проблемы. При добыче полезных ископаемых подземным способом, при проведении горных выработок, в шахтном и подземном строительстве шнеконапорная подача пластичных, сыпучих и пылевидных материалов является неотъемлемой частью технологических процессов.

Вскрытые и частично подготовленные запасы угля на шахтах Российского Донбасса в весьма тонких и тонких (0,55 - 0,8 м) угольных пластах составляют в настоящее время более 140 млн. тонн. Выемка этих пластов осуществляется бурошне ковыми установками, рабочие органы которых оснащены шнековыми лопастями для транспортирования буровой массы к устью скважины.

Ежегодно в горнодобывающей промышленности страны посредством трубопроводного транспорта перемещается более 3 млрд. куб. м. горной массы. Подача сыпучей и пылевидной горной массы в трубопроводный транспорт осуществляется шнековыми высоконапорными питателями, разработанными ИГД им. А.А.Скочинского и камерно-шлюзовыми питателями со пшековой подачей материала в напорный трубопровод.

При проведении капитальных и подготовительных выработок затраты труда на крепление в проходческом цикле составляют 30 - 40 %, а по времени - 50 % и более. Крепление монолитным бетоном за последние 5 лет составило на угольных шахтах более 80 %, а в горнорудной промышленности - более 70 %. Укладка бетона за опалубку осуществляется шнековыми питателями бетоноукладчиков и шнековыми смешивающе - транспортирующими рабочими органами передвижных машин для возведения монолитной бетонной крепи.

Механизированное приготовление тампонажных растворов для тампонажа обводненных горных пород, трудоемкость которого достигает до 7

60% от общего времени проходки вертикальных стволов, осуществляется передвижным цементно-смесительным агрегатом 2СМН - 20, имеющим в своем составе напорный шнековый модуль для подачи под давлением сухих компонентов в смесительную камеру.

Все вышеперечисленные машины обладают существенными недостатками - низкой производительностью и высокой энергоемкостью, вследствие того, что материал налипает на шнек, совершает вращательное движение в направлении окружной скорости шнека и не имеет осевого перемещения в направлении подачи. В значительной мере это связано с тем, что уровень теоретических исследований в области шнеконапорной подачи отстает от практических требований. В результате ряд параметров и показателей работы определяется весьма ориентировочно и, как правило, на основании экспериментальных и опытных данных. Это приводит к созданию низкоэффективных машин, структура и параметры рабочих органов которых существенно отличаются от оптимальных, что в конечном итоге снижает показатели процессов проходки и добычи и увеличивает себестоимость добытых полезных ископаемых.

Сказанное выше определяет актуальность постановки научной проблемы - повышения эффективности функционирования напорных шнеко-вых модулей горных машин путем расчета и выбора оптимальных значений геометрических, кинематических и динамических параметров их рабочих органов. Решение данной задачи возможно только на основе адекватного математического описания физических процессов, протекающих в подаваемом материале под воздействием рабочих органов модуля как на поверхностях контактов с ними, так и внутри массива материала.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ и целевым комплексным программам. Диссертационная работа составляет часть исследований по научным направлениям: «Теория и принципы построения машин — автоматов, роботов и ГАП» (руководитель д.т.н. В.Т. Загород8 нюк); «Компьютерное моделирование процессов и технологий горного производства как основа создания систем автоматизированного проектирования и управления» (руководитель д.т.н. Г.М. Водяник); «Интенсивные ресурсосберегающие методы и средства разработки угольных пластов, использование углей и охрана труда» (руководитель д.т.н. В,А. Матвеев) и выполнена в ЮРГТУ (НПИ) в соответствии с тематикой по единому заказ

- наряду Минобразования РФ 27.94 «Разработка научных основ автоматизированного проектирования проходческих систем» и темой ЮРГТУ П-53-717 «Исследование рабочих процессов и совершенствование конструкций горнопроходческих машин».

Цель работы. Повышение эффективности функционирования напорных ншековых модулей горных машин путем структурно - параметрического синтеза их рабочих органов на основе разработанной теории шне-конапорной подачи, позволяющей учитывать процессы, происходящие как на поверхностях контактов материала с рабочими органами модуля, так и в массиве материала при различных условиях эксплуатации модулей и различных свойствах подаваемых материалов.

Идея работы. Создание высокоэффективных напорных ншековых модулей горных машин реализуется посредством процедур проектирования, построенных на основе разработанных положений теории шнекона-порной подачи, учитывающих процессы, происходящие в массиве подаваемого материала.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

- разработана теория шнеконапорной подачи сыпучих, пылевидных и пластичных материалов, описывающая их напряженно - деформируемое состояние в канале шнека, учитывающая процессы, происходящие в массиве подаваемого материала; возможность появления поверхности скольжения, касательные напряжения на которой имеют максимальные значения и превышают предельно - допустимые, и позволяющая уста9 новить влияние на форму этой поверхности свойств подаваемого материала, геометрических параметров рабочих органов шнекового модуля и запирающего давления на выходе из шнека;

- установлена физическая картина движения сыпучих, пылевидных и пластичных материалов в канале напорного шнекового модуля, по которой относительное движение слоев материала происходит не в непосредственной близости от рабочих органов машины, а по поверхности с максимальными касательными напряжениями;

- разработаны положения методики выбора геометрических параметров рабочих органов напорных шнековых модулей отличающиеся тем, что целевой функцией и установленной совокупностью функций-ограничений учитываются процессы, протекающие не только на поверхностях контактов подаваемого материала с рабочими органами машины, но и в массиве материала;

- разработаны математические модели, алгоритмы и программы, позволяющие определить оптимальные параметры рабочих органов напорного шнекового модуля из условия минимизации удельных энергозатрат подачи с учетом процессов, происходящих в массиве подаваемого материала;

- установлена возможность повышения эффективности функционирования напорных шнековых модулей за счет реализации при структурно -параметрическом синтезе рабочих органов модулей процедур проектирования, построенных на основе разработанных положений теории шнеконапорной подачи, учитывающих процессы, происходящие в массиве подаваемого материала;

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций основываются на применении комплекса современных апробированных методов исследований, включая: анализ и научное обобщение выполненных к настоящему времени работ по рассматриваемому во

10 просу; функциональный анализ и вариационное исчисление; современные вычислительные методы; методы сопротивления материалов, теоретической механики, теории упругости, научного планирования эксперимента, и подтверждаются достаточным объемом экспериментальных данных и удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований (расхождение не превышает 9 %).

Новизна научных положений состоит в том, что:

- разработанная теория шнеконапорной подачи сыпучих, пылевидных и пластичных материалов описывает напряженно - деформируемое состояние материала в канале шнека; учитывает процессы, происходящие в массиве подаваемого материала; возможность появления в материале поверхности скольжения, касательные напряжения на которой имеют максимальные значения и превышают предельно - допустимые, и позволяет установить влияние на форму этой поверхности свойств подаваемого материала, геометрических параметров рабочих органов шне-кового модуля и запирающего давления на выходе из него;

- установленная физическая картина движения сыпучих, пылевидных и пластичных материалов в канале напорного шнекового модуля отражает влияние геометрических параметров рабочих органов модуля; условий его эксплуатации; и физико - механических свойств подаваемого материала на закономерности формирования поверхности скольжения в массиве материала и на эффективность функционирования напорного шнекового модуля;

- разработанные положения методики выбора геометрических параметров рабочих органов напорных шнековых модулей отличаются тем, что целевой функцией и установленной совокупностью функций-ограничений учитываются процессы, протекающие не только на поверхностях контактов подаваемого материала с рабочими органами машины, но и в массиве материала;

11

- разработанные математические модели, алгоритмы и программы отличаются тем, что позволяют определить оптимальные параметры рабочих органов напорного шнекового модуля из условия минимизации удельных энергозатрат подачи с учетом процессов, происходящих в массиве материала;

- предложенные процедуры проектирования напорных шнековых модулей горных машин отличаются тем, что построены на основе разработанных положений теории шнеконапорной подачи, учитывающих процессы, происходящие в массиве подаваемого материала и их влияние на эффективность функционирования напорных шнековых модулей.

Значение работы Научное значение работы состоит в установлении закономерностей движения сыпучих, пылевидных и пластичных материалов в напорном шнековом модуле, определении влияния на эти закономерности физико-механических свойств подаваемых материалов, геометрических параметров рабочих органов, условий эксплуатации модуля и разработке аналитического аппарата, учитывающего процессы, происходящие в массиве подаваемого материала и позволяющего обоснованно выбирать рациональные параметры рабочих органов напорных шнековых модулей горных машин.

Практическое значение работы заключается в том, что ее результаты, в частности инженерные методы расчета, алгоритмы и программы, используемые при выборе геометрических параметров рабочих органов шнековых модулей горных машин, создают основу для проектирования и создания высокоэффективных технологических горных машин, имеющих в своем составе напорные шнековые модули, применяющихся при добыче полезных ископаемых, при проведении горных выработок, при геологоразведочных работах, в шахтном и подземном строительстве и при обогащении полезных ископаемых.

Внедрение результатов диссертационной работы

Результаты исследований внедрены

- на угольных шахтах ОАО «РОСТОВУГОЛЬ»; в Артемов с ком шахтостронтельном управлении" rrrr »ГОТТ Т ТГ/ЛУ* ТТЛ ТТЛ»» ЛТТЖТТ1 ТТ ТТ ГЧ ТТ Т Г» /\ Т> Г\ тт т т г ^oyjiDiaim и^^лсдииаппи n vil и л d о и d a д di Т I I i t T "i '1 Г JA ¡"II ГШ Г А А 1-»*\ГТ ТТЛ*ЧЛГ»/>Т^ЛПГ»«ТГГ TV i и i i i, i irxi Д им. \^jvvj4jnnvKui и при jjaopauuijvc иср^иолшВшал горных машин с напорными шнековыми модулями; проектным институтом «III АХ Т14ITB ЕС TÍTPO Е кТ» при разработке и

II /Л ¿Л Iп 1 I] [kl I IIII ПЛТТЛППТ IV 11(11 /.Л III IV » тт* Г ттлтзг Г'ГМЛ 111 It' 11 n 11111II ■ ариСлшриоапгш пшшрпмл íilnvJvuDDiA мидр^и i v^pnoi л ташнп,

ОАО «Копеискии машиностроительный завод» при разработке шнско-вых рабочих органов горных машин. х СЗуЛЬТаТЫ ИССЛеДОВаНИИ рСКОМСНДуЮТСЯ

- ННЦ ЕП ИГД

ИМ. гл.л. \JKG4HHCK0r0? 1ппхлОДЗСММаШу ПрИ раЗрЗлЮТ

Кр ттл^ргурътттои^ту rnr\xjxтv тиаттпт л иоплпичтл птид1лл"От;ти и*лттл7тгаткт' V 11 vyviiviv i ujjíшлл х u^/ишл тцшпи v iiaiiV|/iii»iiviíi luiivivvjuuimii шиД^ллшп,

I 1*4 /\ ГТТТГЧТ! ГТГРТУ/ТТ Ж Г«л-«ТТ/\ТТ TTV4 Л1 ГТ ТТЧТ ТТГ /"V ТТТТ ГЧ Л гпт у I lt\TI ГРЛДГТТТ1»ТГ»ЛТ(*Л» Я- ТТЛ** Л1> /~ч rwrt iijjc*Дарилi нлМ íupnuH npOivmiiiuionnuv in при хелппкг^лим hbj;cbOupj/ivcнии и модернизации оборудования.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и получили одоирение; на научно-i фактических конференциях

ТТТ------------- --™„ Т/ЛПГТ^Г /1 ПО к 1 СЛОИ 1ПП/1 1ЛЛЛ ™ ---—------jj-iaAitiHcivuiu jatiwiili^ m Юг i i j (170J — iyot, — ¿wu Г па Научиыл семинарах кафедр «Еорные машины и оборудование», «Автоматизация производства, робототехника и мехатроника» и «Подъемно-транспортные машины» Южно-Россииского государственного технического университета (1997-2000 гг.); на научно-производственной конференции АО «Рос-товшахтострои» «Прохождение вертикальных стволов, околоствольных

Москва, январь, 2001) т.у, на семинаре отделения подземной разрабо I ки

-------.—---.-----------^ ХЛЛТТ Г'ТТ ТЛТГ'ТТ А А гч— у 1 ильпыл аде о 1 ириувдегши 111114 х хх глх Д им. гл. гл. ^шчииъми и и . лгоиерл ЛИг лгг„ ->ПЛЛ\. „„ „ цы, 1У±иск.и15слии иил., апрель, ¿иии}, пи пау чпим ссминарс лафбдры *лх ирная механика и транспорт» Московского государственного горного уни

--.---—,„ К Я---— „ ^ ОАПЛ ^ \ иср^тс 1а . май, ¿иии 1.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 монографии, 9

ТахсИ, ПОлуЧсНО ^ аВТОрсКИХ ^ВИДС1 еЛЪСх Ва.

Объем работы. В диссертации, изложенной на 324 страницах с рисунками и таОлицами, содержатся введение, шесть разделов, заключение, список использованных источников из 114 наименовании, приложения.

14

Основные выводы и результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Шнековые модули в составе технологических и транспортирующих машин широко применяются при строительстве подземных сооружений и шахт и разработке полезных ископаемых для перемещения сыпучих, пылевидных, мелкокусковых и пластичных материалов в горизонтальном, наклонном и вертикальном направлениях. Во многих технологических процессах широкое распространение получили напорные шнековые модули, предназначенные для равномерной непрерывной подачи влажных, пластичных, сыпучих и пылевидных материалов в дробильно-помольные, формующие, смешивающие и другие машины, на транспортирующие устройства и в трубопроводы. Особенностью условий работы напорных шнековых модулей является избыточное давление в подаваемом материале на выходе из модуля.

В существующих в настоящее время теоретических положениях и разработанных на их основе методиках расчета напорных шнековых модулей подаваемый материал рассматривается либо как ньютоновская жидкость, либо как абсолютно твердое тело, тогда как большинство подаваемых напорными шнековыми модулями материалов таковыми не являются. В настоящее время нет теории движения упруго-вязко пластичных материалов в напорном шнековом модуле, учитывающей процессы, происходящие как на поверхностях контактов материала с рабочими органами модуля, так и в массиве материала при различных условиях эксплуатации модулей и различных свойствах подаваемых материалов. Игнорирование реальных свойств подаваемых материалов приводит к необоснованному выбору геометрических параметров рабочих органов напорных шнековых модулей при проектировании и созданию низкоэффективного технологического оборудования.

Разработанная теория движения вязкопластичного материала в напорном шнековом модуле учитывает процессы, происходящие на поверхностях контактов материала с рабочими органами модуля и возможность возникновения в материале криволинейной поверхности скольжения, касательные напряжения на которой превышают предельно - допустимые напряжения и имеют максимальные значения. При этом часть материала, расположенная ближе к оси шнека, не имеет поступательного перемещения в направлении подачи, что отрицательно сказывается на эффективности функционирования напорного шнекового модуля.

Установлено, что появление поверхности скольжения внутри массива подаваемого материала снижает эффективность функционирования напорного шнекового модуля, так как часть материала при этом ружносгям, не имея осевого перемещения в направлении подачи. Для высокоэффективной подачи упруго-вязкопластичных материалов необходим напорный шнековый модуль, рабочие органы которого обеспечат либо отсутствие поверхности скольжения в подаваемом материале, либо приблизят эту поверхность как можно ближе к продольной оси шнека, чтобы объем материала, налипшего на шнек и уменьшающий полезное сечение шнекового канала, был минимальным.

На основании разработанной теории предложены структурные и конструктивные особенности рабочих органов напорных шнековых модулей, направленные на повышение эффективности их функционирования.

Установлено, что шнековая лопасть, имеющая наклон в сторону, противоположную направлению подачи материала от оси шнека к периферии, увеличивает силу нормального давления подаваемого материала на внутреннюю поверхность корпуса напорного шнекового модуля, а, следовательно, и силу трения материала об эту поверхность по сравнению с лопастью, образующие которой расположены по нормали к оси шнека. Это повышает коэффициент подачи шнека и производительность модуля.

Выбор профиля шнекового вала, основанный на применении разработанной теории шнеконапорной подачи, позволяет повысить эффективность функционирования напорного шнекового модуля за счет замены трения между движущимся материалом и материалом, налипшим на шнек, на трение между подаваемым материалом и металлической поверхностью шнека.

Теоретически обоснована возможность повышения коэффициента подачи шнека и производительности модуля за счет формирования различных сил сопротивления при движении материала по внутренней поверхности корпуса шнекового модуля на направлениях окружной скорости шнека и продольной оси модуля. Причем коэффициент сопротивления движению материала по внутренней поверхности корпуса модуля в направлении окружной скорости шнека должен быть как можно больше, а в направлении продольной оси модуля -как можно меньше.

Математическая модель процесса шнеконапорной подачи упруго-вязкопластичных материалов, созданная на основе разработанной теории шнеконапорной подачи, учитывающей процессы, происходящие в массиве подаваемого материала и на поверхностях его контактов с рабочими органами напорного шнекового модуля, позволяет установить влияние геометрических параметров рабочих органов напорного шнекового модуля на основные количественные показатели процесса подачи материала и определить оптимальные значения эти;* параметров из условий максимальной производительности модуля и минимальных энергозатрат.

На основе решения оптимизационной задачи определены рациональные геометрические параметры внутренней поверхности корпуса шнекового модуля, позволяющие реализовать движение подаваемого материала по этой поверхности при $ х< , и рациональная форма шнекового вала модуля, исключающая возможность возникновения поверхности скольжения в подаваемом материале, что повышает эффективность функционирования модуля.

Испытания лабораторной модели и промышленных установок показали работоспособность и высокую эффективность напорных шнеко-вых модулей, геометрические параметры рабочих органов которых определялись с учетом процессов, происходящих в массиве подаваемого материала и на поверхностях его контактов с рабочими органа

251 ми модулей, их способность длительное время сохранять на постоянном уровне основные количественные показатели процесса подачи и возможность промышленной реализации.

12. Результаты экспериментальных исследований и производственных испытаний удовлетворительно совпадают с соответствующими результатами компьютерного моделирования (расхождение в пределах 8 %), что подтверждает основные теоретические положения данной работы о возможности повышения производительности напорного шнекового модуля за счет параметрической оптимизации рабочих органов модуля, исключающей налипание подаваемого материала на шнековый вал и обеспечивающей уменьшение силы сопротивления движению материала на направлении продольной оси модуля, а также адекватность математической модели реальному процессу движения материала в напорном шнековом модуле.

13. Полученные количественные результаты показывают, что напорные шнековые модули, выбор геометрических параметров рабочих органов которых проведен с учетом процессов, происходящих в массиве подаваемого материала и на поверхностях его контактов с рабочими органами, свойств подаваемых материалов и условий эксплуатации машины, целесообразно применять при напорной подаче влажных, пластичных, имеющих склонность к налипанию, а также пылевидных, слеживающихся материалов, так как это приводит к увеличению производительности модуля на 30 - 45% и снижению удельных затрат энергии на 11 - 19 %.

Технические предложения, разработки, методики и компьютерные программы используются ННЦ ГП ИГД им. A.A. Скочинского, ОАО «Ко-пейский машиностроительный завод» и проектным институтом «Шахтин-вестпроект» при проектировании и конструировании шнековых модулей горных машин.

252

Разработанный напорный шнековый модуль внедрен: на шахте «Майская» ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» в составе пыжеделательной машины; на шахте «Октябрьская Южная» ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» в составе машины для возведения монолитной бетонной крепи горных выработок; в Артемовском шахтостроительном управлении при строительстве шахты «Обуховская - 1».в составе передвижного агрегата для приготовления тампонажного раствора.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих публикациях автора:

1. Евстратов В. А. Теория шнеконапорной подачи вяз коп л астичн ы х материалов и совершенствование шнековых модулей горных машин. Ростов - на - Дону. Издательство СКНЦ ВШ. 2000. - 160 с.

2. Загороднюк В.Т., Евстратов В.А., Евстратова Н.Н. Модули шнековых питателей и винтовых конвейеров робототехнических комплексов. Ростов - на - Дону. Издательство СКНЦ ВШ 1999. - 139 с.

3. Евстратов В.А. Влияние геометрии шнековой лопасти на эффективность функционирования вертикального винтового конвейера /У Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические науки» 2000,- № 1. С. 79 -81.

4. Евстратов В.А. Влияние геометрии шнековой лопасти на производительность шнековых питателей /У Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические науки» 2000,- № 2. С. 72 - 74.

5. Евстратов В.А. Закономерности движения вязкопластичных материалов в напорном шнеке/'/ Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические науки» 2000,- № 2. С. 75 - 77.

253

6. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Закономерности подачи пластичных материалов напорным шнеком. Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 2000,- 17 с. - Деп. в ВИНИТИ 24. 04. 00. № 1147 - В 00.

7. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Влияние угла установки направляющих, соотношения их размеров и интервалов между ними на эффективность функционирования шнекового питателя. Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск, 2000,- 10 е.- Деп. в ВИНИТИ 24. 04. 00. №1144 В 00.

8. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Модернизация ленточного шнекового пресса. Совершенствование машин и технологий в горнодобывающей промышленности и етройиндустрии: Тез. докл. науч.-техн. конф. Шахт, ин-та НГТУ, г. Шахты, апрель 1996г.-Новочеркасск:НГТУ-С.43-44.

9. Чистяков A.B., Евстратов В.А., Евстратова H.H. Математические модели технологического процесса и машины // Методические указания к разделу дипломного проекта. Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ. 1997. - 23 с.

10. Евстратов В.А., Евстратова H.H., Основин И.А., Рослякова A.A. Самоочищающийся ленточный шнековый пресс /'/' Технология горного производства и социально-экономические проблемы регионов Восточного Донбасса: Сб. науч. работ и тез. Докл. студ. и аспир. Шахт, ин-та НГТУ: Шахты, ЮРОАГИ, 1998. С. 143-144.

11. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Модернизация шнекового транспортирующего органа //Вопросы совершенствования машин и технологий в горнодобывающей промышленности и етройиндустрии: Сб. науч. тр. Новочерк. гос. техн ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1998. С. 36 -40.

12. Евстратов В.А. Ленточно-винтовой рабочий орган для робототехни-ческого комплекса. Новые технологии управления движением тех

254 нических объектов. Тез. докл. 2-ой международной научно-технической конференции, г. Новочеркасск, ноябрь 1999г. - Новочеркасск, ЮРГТУ (HIM) - С. 85-86.

13. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Повышение Эффективности функционирования шнековых питателей. Совершенствование машин и технологий в горно-добывающей промышленности и стройиндуст-рии: Сб. науч. тр./ Юж- Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. С. 28-32.

14. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Ленточно-винтовой транспортирующий орган. Совершенствование машин и технологий в горнодобывающей промышленности и стройиндуетрии: Сб. науч. тр./ Юж-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 1999. С. 33-36.

15. Гайдуков Ю.Д., Чистяков A.B., Евстратов В.А. Модернизация механического оборудования // Методическое руководство к выполнению специальной части дипломного проекта. Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1994. - 16 с.

16. Евстратов В.А. Моделирование процесса подачи вязкопластичных материалов напорным шнековым модулем It Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (Computer-Based Conference) Нижний Новгород. -Март, 2000.- Часть 1.- С. 29.

17. Евстратрв В.А. Оптимизация формы поверхности шнекового вала напорного модуля. // Тез. докл. Всероссийской науч.-техн. конф. «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве» (Computer-Based Conference) Нижний Новгород. -Март, 2000,-Часть 1.-С. 29.

18. Евстратов В.А., Евстратова H.H. Самоочищающийся ленточный шнековый пресс. A.c. 1201168 СССР, МКИ В 30 В /14.-373 5 903/2527; Заявл. 08.05.84; Опубл. 30Л2.85.-Бюл. №48. -Ш5.

255

19. Евстратов В.А., Евстратова H.H., Молчанова Т.И. Шнековый пресс A.c. 1333595 СССР, МКИ В 30 В 9/14,- 405 4 307/31-27; Заявл 09.04.86; Опубл. 30.08.87,- Бюл. № 32. -1987.

256

1. Комплексный метод тампонажа при строительстве шахт/ Э.Я.Кипко, Ю.А.Полозов, О.Ю.Лушникова, В.А.Лагунов, Ю.И.Свирский. М.: Недра, 1984. -280 с.

2. Лев М.А., Сапунов A.A. Механизация бетонных работ при креплении горных выработок. М., «Недра», 1976. -220с.

3. Машины и оборудование для угольных шахт. В.Н.Хорин, С.Х.Клорикьян, А.С.Солов и др. М., Недра, 1987,- 424 с.

4. Грабчик Л.Г., Несмотряев В.И. Горнопроходческие машины и комплексы. М.:Недра,1990.-336 с.

5. Покровская В.Н. Трубопроводный транспорт в горной промышленности .- М.: Недра,1985-192с.

6. Подземный транспорт шахт и рудников. Под редакцией Г.Я. Пейсохо-вича и И.П. Ремизова. М., Недра, 1985.

7. Техника и технология горноподготовительных работ в угольной промышленности / Под ред. Нильвы Э.Э. М.: Недра, 1991. - 315 с.

8. Бурошнековая выемка угля. /' Левкович П.Е., Мечников В.Н., Дьяченко Г.В. К.: Техника. 1982.

9. Морев А.Б., Котлярский H.A., Мудряк В.А. Бурошнековые установки для выемки угля. М.: Недра, 1973.- С. 3-18.

10. Толстунов И.П. Способ разработки тонких пологопадающих пластов с применением шнеко-щита,- «Изв. вузов, Горный журнал», 1960, №2.-С. 15-19.

11. Горленко В.В., Мяснянкин В.В., Маслюк Г.М., Пучков Б.М. Шахтные испытания установки для шнековой закладки породы в скважины. Уголь Украины. 1975, № 10.

12. Писаренко Г.С., Лебедев A.A. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии.- Киев: Наук. Думка, 1969. 212 с.258

13. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. М.: Госстройиздат, 1956.-С. 116-132.

14. Егер Дж. К. Упругость, прочность и текучесть.-М.:Машгиз, 1961. -172 с.

15. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации,- Изд. 2-е, перераб. и доп. -JL: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1978,- 424с., ил.

16. Мартынов В.Д., Туренко A.B. Расчет глиноперерабатывающего обо-рудования./Учебное пособие. М.: МИСИ, 1979,- 64 с.

17. Туренко A.B. Расчет глиноперерабатывающего оборудования и прессов пластического формования для производства керамических строительных изделий. -М.: МИСИ, 1985.-86с.

18. Думанский A.B. Лиофильность дисперсных систем. Воронеж: Воронежский госуниверситет, 1940,- 168 с.

19. Ребиндер П.А. Физико-механическая механика новая область науки,-М.:3нание,1961. -240 с.

20. Серб-Сербина H.H.,Ребиндер П.А. Физико-химические основы управления структурными и механическими свойствами глин и глинистых пород. //Докл. на международном совещании в Брюсселе в 1958 г., М.: Изд. АН СССР, 1958. 55 с.

21. Фадеева B.C. Формуемость пластичных дисперсных масс.-М.: Стройиздат, 1961,- 434 с.

22. Круглицкий H.H., Ничипоренко С.П.,Ультразвуковая обработка дисперсных глинистых минералов.- Киев:Наукова Думка, 1971.-186 с.

23. Галабутская E.À. Система глина-вода.-Львов,1962,- 232 с.

24. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины.-М.: Машиностроение, 1983,- 487с.259

25. Григорьев A.M. Винтовые конвейеры.-М.: Машиностроение, 1972.-248с.

26. Евневич A.B. Транспортные машины и комплексы. М.: Недра, 1975. -415с.

27. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов Ю.С. Транспортные машины для подземных разработок. М.: Недра, 1984. - 383с.

28. Пухов Ю.С. Транспортные машины. М.: Недра,1987. - 232с.

29. Солод Г.И. Структурообразование и классификация конвейеров / А.Г.Шахмейстер, Г.И. Солод. Подземные конвейерные установки. -М.: Недра, 1976. С. 31-37.

30. Конвейерный транспорт при подземной добыче руды. М.: Недра, 1966.

31. Рыбаков И.Я. Теория и расчёт вертикальных шнеков. //Торфяная промышленность,- 1951.- №8. С.23-28.

32. Александр JIM. Теория вертикального шнека. /У Тр. ЦНИИ речного флота. -Вып. 7.- 1950. С. 63-80.

33. Лихарев Б.В. Вертикальный винтовой конвейер. /'/Химическая промышленность,- 1954.-№1. С. 61-68.

34. Гутьяр Е.М. Элементарная теория вертикального винтового транспортёра. /УТр. Московского института механизации и электрификации сельского хозяйства. -М.-Т.2,- 1956. С. 81-90.

35. Катанов Б.А. Определение производительности вертикального шнеко-вого конвейера. //Вестник машиностроения,- 1958,- №12. С.41-50.

36. Катанов Б.А., Кузнецов В.И. Определение закономерностей движения одиночной частицы по шнеку. // Изв. вузов, «Горный журнал», 1972,-№11.260

37. Силенок С.Г., Борщевский A.A., Горбовец М.Н. и др. Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций.-М.: Машиностроение, 1990,- 388с.

38. Журавлёв М.И. Фоломеев A.A. Механическое оборудование предприятий вяжущих материалов и изделий на базе их. -М.:Высш. школа,1983.-232с .

39. Силин В.А. Исследование напорных шнеков торфяных машин. /Тр. Института торфа АН БССР. Минск.-1955.-№4. С.24-42.

40. Борщевский A.A., Ильин A.C. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий. -М.: Высшая школа, 1987,- 376с.

41. Сапожников М.Я. Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий.-М.: Машгиз, 1962,- 522 с.

42. Евстратова H.H. Влияние направляющих на производительность шне-ковых машин // Изв. вузов. Сев. Кав. регион «Технические науки» 1999,-№ 1.С. 79-83.

43. Евстратова H.H., Евстратов В.А. Самоочищающийся ленточный шне-ковый пресс. A.c. 1201168 СССР, МКИ В 30 В /14.-373 5 903/25-27; Заявл. 08.05.84; Опубл. 30.12.85.-Бюл. №48. -1985.

44. Böttcher S. Eine aligemeine Analyse der Aufwärts forderang eines Ein-zelkorpers in Scimeckenforderern beliebiger Neigang. "VDJ Zeitschrift", 1963 № 14, 16 und "VDJ-Zeitschrift", 1964 № 18.

45. Куринный A.E., Багринцев И.И. и др. Двухлопастной смеситель с реверсивным шнеком для приготовления пастообразных материалов. //Химическое и нефтяное машиностроение.-1969.-№12. С.53-65.

46. Багринцев И.И.,Гирич В.П. и др. Двухлопастной смеситель для получения щелочной целлюлозы.//Химическое и нефтяное машиностроение,- 1971.-№>8. С.22-33.

47. Куринный А.Е.,Кананин Б.Г. и др. Смесители с реверсивным шнеком типа СРШ.//Химическое и нефтяное машиностроение.-1972.-№4. С.65-71.

48. Крылов A.B. Одновинтовые насосы,- М.:Гостоптехиздат,1962.-278с.

49. Платонов В.А.,Иванченко В.В.,Бодунов И.В. Питатель для подачи порошкообразных продуктов.//Химическое и нефтяное машиностроение. -1973.-№5. С.6-14.

50. Константинов В.Н., Левин А.Н. К вопросу о производительности многочервячных прессов с зацепляющимися червяками.//Пластические массы.-i962.-№5. С. 56-67.

51. Константинов В.Н., Левин А.Н. Многочервячные прессы для перераоботки пластических масс./'/Химическое машиностроение.-1961.-№1. С. 23-35.

52. Башкатов Д.Н. Некоторые результаты шнекового бурения на станке УГБ 50А в производственных условиях.//Изв. вузов, «Геология и разведка»,- 1958,- № 10. С. 55-68.262

53. Башкатов Д.Н. К расчету вертикальных шнековых установок. //Тр. Московского геологоразведочного института, т. XXXIV. М.:Госгеолтехиздат, 1959. С. 77-89.

54. Башкатов Д.Н. Методика определения оптимальных параметров бурового шнека. //Изв. вузов. «Геология и разведка».-1962,-№ 10. С. 22-41.

55. Башкатов Д.Н., Олоновекий Ю.А. Экспериментальные исследования по усовершенствованию технологии шнекового бурения. /Бюлл. На-уч.-техн. информ. ОНТИВИЭМС.-1965.-№ 2 (55). С. 65-79.

56. Башкатов Д.Н., Олоновекий Ю.А. Вращательное шнековое бурение геологоразведочных скважин.-М.: Недра, 1968,- 233 с.

57. Боголюбский К.А., Башкатов Д.Н. Определение к.п.д. шнека и мощности, затрачиваемой на транспортировку породы вертикальным шнеком при бурении. //Изв. вузов, «Геология и разведка».- 1959.- № 3. С. 44-56.

58. Григорьев A.M., Преображенский П.А. К вопросу определения осевой скорости материальной точки в вертикальном шнеке. //Изв. вузов, «Горный журнал»,- 1963,- № 8. С. 77-88.

59. Григорьев А.М., Штуков Н.К. О решении уравнений с угловым параметром для транспортирующих шнеков. //Изв. вузов, «Горный журнал».- 1968,- №> 7. С. 41-50.

60. Григорьев A.M., Штуков Н.К. Варианты уравнений для исследования осевого перемещения частиц в шнеках. /Сб. «Усовершенствование сельскохозяйственных машин»,- Киев: Урожай, 1968. С. 66-82.

61. Григорьев A.M., Шалман Д.А. О движении материальной точки в наклонном шнеке и обоснование критического радиуса. /Сб. «Вопросы теории винтовых транспортеров». -Киев: Книга, 1968. С. 43-49.

62. Григорьев A.M., Желтов В.П. Надежность методов расчета и конструирования вертикальных винтовых транспортеров-Киев: Знание, 1969.-232 с.

63. Катанов Б А., Кузнецов В.И. Влияние геометрических погрешностей на транспортирующую погрешность шнека. //Изв. вузов, «Горный журнал». 1972- №11. С. 22-34.

64. Rimann U. Исследование вертикального шнекового транспортёра, применяемого для уборки зерновых (перевод с немецкого). //Zau Landtechniche.-l 961.- №6. С. 57-72.

65. Suhadi W. Die Schnecke als Arbeitsorgan in verarbeitungs-maschmen. //Maschinnenbautemechanik.-1967.-№5 P. 41-56.

66. Преображенский П.А., Григорьев A.M. Расчёт и конструирование гибких винтовых конвейеров./'/Вестник машиностроения,- 1969,-№6. С. 37- 45.

67. Штуков Н.К., Григорьев A.M., Бардаченко М.К. Влияние конструктивных и режимных параметров на осевую скорость транспортируемого материала в вертикальных шнеках. //Изв. вузов, «Горный жур-нал».-1968.-№1. С. 47-60.

68. Штуков Н.К., Григорьев A.M. Картина распределения осевых скоростей материальной точки (частицы) в пределах окружности в транспортирующих шнеках. /'/Изв. вузов, «Горный журнал»,- 1967,- №12. С. 20-37.

69. Ничипоренко С.П.,Абрамович М.Д.Домская М.С. О формовании керамических масс в ленточных прессах.-Киев: Наукова думка, 1971,234 с.

70. Константинов В.Н.,Левин А.Н. Определение производительности червячных прессов. /'/'Химическое машиностроение,-1962.-№3. С.5-13.

71. Рябинин Д.Д., Лукач Ю.Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей.-М.:Машиностроение,1965.-352 с.

72. Чанг Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров. М.: Химия, 1979. С. 140.

73. Лапшин В.Г. Повышение эксплуатационной надежности прессов пластического формования /У Строительные и дорожные машины,- 1989,-№8. С.24-25.

74. Морозов А.Д. Расчет осевых сил на шнеконапорных механизмах пневмоустановок. /У Строительные и дорожные машины.-! 989.-№8. С.10-11.

75. Морозов А.Д., Лысак А.П. Определение давления цемента на стенки цилиндров пневмовинтовых подъемников. /У Строительные и дорожные машины. 1986. №1. С. 27-28.

76. Ронинсон Э.Г., Фарафонов В.И., Комаров Е.И. Скрепер со шнековой загрузкой ковша./'/Строительные и дорожные машины,- 1993,- №1. С.45-52,

77. Реология. Теория и приложения. Под редакцией Ф. Эйриха. -М.: Издательство иностранной литературы, 1962. 368 с.

78. Жемочкин Б.Н. Теория упругости. М.: Госстойиздат, 1957,- 256 с.

79. Рейнер М. Реология. М.: Наука, 1965,- 452 с.

80. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления. В 2-х кн. М.: Наука, 1985. 1008 с.

81. Яблонский A.A. Курс теоретической механики.-М.: Высшая школа, 1964. 375с.

82. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х кн. Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина. М.: Машиностроение, 1979.-358с., ил.266

83. Евстратова H.H., Евстратов В.А., Молчанова Т.И. Шнековый пресс. A.c. 1333595 СССР, МКИ В 30 В 9/14.- 405 4 307/31-27; Заявл. 09.04.86; Опубл. 30.08.87,- Бюл. № 32. -1987.

84. Резниченко С.С. Математическое моделирование в горной промышленности. -М.: Недра, 1981.-216 с.

85. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: Пер с англ,-М.: Мир, 1985,- 509 е., ил.

86. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. -М: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981,- 488 с.

87. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ: Справочник.-М.: Наука. Гл. ред. физ,-мат. лит., 1987,- 240 с.

88. ПО. Решетов Д.Н., Шувалов С.А., Дудко В.Д. и др. Расчет деталей машин на ЭВМ. -М: Высш. шк., 1985. 368 с.

89. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М: Высш. Шк., 1985.-271 с.

90. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. М: Металлургия, 1974. - 264 с.

91. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983. - 320 с.

92. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978. - 262 с.269

93. УТВЕРЖДАЮ » /Техничсский директор1. АКТпроизводственных испытаний экспериментального образца пыжеделатель-ной машины ППМ90 со шнековым валом улучшенной геометрии

94. Комиссия в составе: Председатель:

95. Молчанов С.М. директор по машиностроению ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» Заместитель председателя:

96. Чистяков A.B. канд. техн. наук, зав. кафедрой ШИ ЮРГТУ; Члены комиссии:

97. Литвинов В.И. зам. директора по эксплуатации стационарного оборудования ОАО «РОСТОВУГОЛЬ»

98. Соколов C.B. зам. директора по энергохозяйству ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» Небратенко А.П. - канд. техн. наук, доцент ШИ ЮРГТУ; Сухарников В.Н. - канд. техн. наук, доцент ШИ ЮРГТУ; Евстратов В.А. - канд. техн. наук, доцент ШИ ЮРГТУ.

99. Изготовитель Шахтинский ремонтно-механический завод. Рабочая документация разработана доцентом кафедры «Машины и оборудование предприятий стройиндустрии» ШИ ЮРГТУ(НПИ) Евстратовым Владимиром Александровичем

100. Комиссия в составе: Председатель:

101. Молчанов СМ. директор по машиностроению ОАО «РОСТОВУГОЛЬ» Заместитель председателя:

102. Чистяков A.B. канд. техн. наук, зав. кафедрой ШИ ЮРГТУ; Члены комиссии:

103. Литвинов В.И. зам. директора по эксплуатации стационарного оборудования ОАО «РОСТОВУГОЛЬ»

104. Комиссия отмечает следующее:

105. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ И НАМЕЧАЕМАЯ ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ И МЕСТА ИСПЫТАНИЯ.

106. Пыжеделательная машина предназначена для изготовления песчанно глинистых пыжей и для заполнения заряженных шпуров при буровзрывном проведении горных выработок.

107. Техническая характеристика (проектные показатели) Таблица 1. Показатели назначения.

108. Наименование показателей Значение показателейг Производительность, м" I час 1,4

109. Влажность перемещаемого материала, % 10-14

110. Максимальный размер кусков, мм 2

111. Напряжение питающей сети, В 380