Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

6.98 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Д л я

оценки конструктивных

особенностей

машин

механизмов

обычно

используется

коэффициент

полезного

действия

(к. п. д . ),

представляющий

собой отношение

мощности на выходе из

машины

мощности

на

входе

в нее.

Применительно

гидромониторам

к. п. д. может

быть в ы р а ж е н в следующем

виде:

„

Л^вых

yQHn _ _#„_

где

т ) г — к . п. д. гидромонитора;

/V'B b I X — мощность струи

при

вылете

из

насадки;

/ V B X — м о щ н о с т ь

струп

у входного

патрубка

гидромо

нитора;

у—объемный

вес воды;

Q — расход

воды через

гидро

монитор; Я п

— полный

напор

при

вылете

из

насадки;

Я п

— пол

ный напор перед гидромонитором.

К а к

видно

из

в ы р а ж е н и я

(7),

к. п. д. гидромонитора

представ

ляет

собой

отношение

напоров

воды

после

вылета

из

насадки

и перед входным патрубком . Поэтому,

чем меньше

потери

напора

проточных

к а н а л а х

гидромонитора

(включая

н а с а д к у ) ,

тем

больше

его

к. п. д. Д л я

получения

уравнения

связи

м е ж д у к. п. д.

гидромонитора и коэффициентом гидравлических потерь

подста

вим

уравнение

(6)

в уравнение

(7).

результате

подстановки

получим

Чг =

—

Я "

(8)

где

п — постоянный

коэффициент,

j:i — коэффициент

расхода;

g — ускорение

силы

тяжести

(g=

= 9,81

м/сек 2 ); dQ

— диаметр выходного

отверстия

насадки,

м.

К а к

видно

из

в ы р а ж е н и я

(8),

к. п. д.

гидромонитора

зависит

от ;

коэффициента

гидравлических

потерь

от

принятого

диаметра

насадки . Ч е м лучше конструкция гидромонитора с точки зрения неизбежных потерь напора в его проточных каналах, тем меньше

значение	коэффициента гидравлических		потерь k и тем	выше ко
эффициент полезного		действия Т ) г .
Д л я	одной и той	ж е конструкции	гидромонитора,	имеющего

определенное значение коэффициента гидравлических потерь k,

величина	к . п . д. изменяется с	изменением	диаметра			насадки
(рис. 27). Из графиков, представленных на			рис. 27, видно, что,
чем меньше диаметр насадки d0,		тем выше	т]г .	Это	объясняется
тем, что	с уменьшением диаметра насадки		при	том	ж е	напоре

уменьшается расход воды, а следовательно, снижаются и потери напора .

В практике повышение к. п. д. гидромонитора за счет снижения расхода воды или уменьшения диаметра насадки нерационально,

поскольку это приводит к уменьшению работоспособности струй й увеличению числа р а б о т а ю щ и х гидромониторов при заданной

производительности гидроустановки.	Кроме того, нужно учитывать
т а к ж е то обстоятельство, что л ю б а я	конструкция гидромонитора

заранее проектируется на определенный расход воды и ей со ответствуют конкретные значения диаметров насадок, при которых могут быть сформированы гидромониторные струи с наилучшими

гидродинамическими

характеристика

ми. Поэтому

наиболее

рациональным

путем повышения к. п. д. гидромонито

ра представляется применение различ

ных мероприятий по усовершенствова

нию его конструкции,

которые

д о л ж н ы

способствовать снижению потерь на

пора в

проточных

к а н а л а х

уменьше

нию

коэффициента

гидравлических

потерь

Г)г .

С этой

точки

зрения

можно

пред

100

150(Ьмн

положить,

что

идеальной

будет

конст

Для промышленных

рукция

гидромонитора,

при

которой

кшістоі/кций

для

'идеальных конструкций

потери

напора

подводящих

к а н а л а х

Рис.

27. Зависимость

к. п. Д.

окажутся

равными

или

близкими к

гидромониторов ГМН-250с и

потерям напора в прямолинейной ко

КУГУ-350/200 от диаметра на

нической

трубе,

выходное

входное

садки:

сечения

трубы

соответственно

равны

/ -

ГМН-250с:

2 - КУГУ-350/200

аналогичным

сечениям

гидромонито

ра. Потери напора в конически сходящейся трубе, символизирую щей идеальный гидромонитор, можно выразить следующим урав нением:

АН	1К					= 0.0825А, J s -	Q2 ,	м,	(9)
	ид '	2£		2gn*d,
		2£		2gn*d,		*ср
					ср	*ср
Где X — коэффициент			гидравлических		сопротивлений		(для	данных
условий	Я = 0,02);	/ к — длина проточного				канала, м; rfcp — средний
диаметр	трубы, мм.
Уравнение к. п. д.			гидромонитора		(8)	в функции	от	расхода
воды в ы р а ж а е т с я		следующим равенством:
				Я н	1				(10)
			Нй	+ АН					(10)
			Нй	+ АН
				1 +
Это	ж е уравнение		д л я	условий конически сходящейся				трубы
с учетом	в ы р а ж е н и я (9) имеет следующий вид:
				1
				1 +0,0825Я

П р и р а в н я в уравнения (12) и (13), получим значение коэф фициента гидравлических потерь для идеальной конструкции гид ромонитора

	/г„д = 0 , 0 8 2 5 Х - ^			(12)
		- с р
			Т а б л и ц а 18
		Гидромонитор
П о к а з а т е л и		КУГУ-350/200	Г М Н - 2 5 0	ГМДУЭГ - 250

Длина проточного канала, м		8,38	3,39	6,21
Диаметр сечения входного патрубка, мм		350	250	250
Диаметр насадки, мм		135	102	100
Коэффициент гидравлических потерь:		17	82	125
действительный
идеальный . . .	•	16	34	62
Коэффициент полезного	действия:	0,94	0,92	0,88
действительный
идеальный		0,96	0,96	0,94
В табл . 18 приведены значения		к. п. д. и коэффициентов		гидрав
лических потерь для существующих конструкций			гидромониторов,

получивших наибольшее распространение на открытых разработ

ках, а т а к ж е	коэффициенты соответствующих	идеализированных
гидромониторов подобных параметров, которые		были подсчитаны
по ф о р м у л а м	(11) и (12).
К а к видно	из табл . 18, значения коэффициентов гидравлических

потерь и коэффициентов полезного действия у существующих конструкций гидромониторов КУГУ-350/200 близки к соответствую щим значениям идеализированного гидромонитора с подобными параметрами . Это позволяет предположить, что в гидромониторе КУГУ-350/200 удачно подобраны размеры проточных каналов для получения запроектированного расхода воды. У гидромониторов ГМН-250 и ГМДУЭГ - 250 наблюдается значительная разница м е ж д у значениями действительных и идеальных коэффициентов k и т|г , что свидетельствует о недостатках конструкции их проточных каналов . \

Гидравлическая характеристика любого существующего гидро

монитора может быть оценена путем	сопоставления действительных
и идеальных значений коэффициентов гидравлических потерь и
полезного действия. Действительные	значения коэффициента гид

равлических потерь гидромонитора определяются опытным путем.

Коэффициент	полезного	действия	существующего гидромонитора
рассчитывается	по формуле (10).
У с л о в и я	ф о р м и р о в а н и я		п о т о к а	в подводящих кана
лах гидромонитора, к а к		отмечалось выше,		о к а з ы в а ю т существен-

hoe влияние на гидродинамические свойства струп: на компакт ность, дальнобойность, а следовательно, и на производительность гидромонитора при размыве горных пород в забое.

Н а и б о л е е простым и распространенным методом улучшения компактности и работоспособности струн является устранение возникающих в проточном к а н а л е гидромонитора завихрений с •помощью специальных успокоителей, р а з м е щ а е м ы х в стволе гидро монитора перед насадкой.

При гидравлических испытаниях Рт,кгс/смг гидромониторов [21], выполнявшихся на Южно - Лебединском карьере, было проверено влияние успокоителей на компактность формируемой в гидро мониторе струи. Пр и проектировании

иизготовлении гидромонитора

ГМДУЭГ - 250

применялся

успокои

тель комбинированной

конструкции.

Г21,м

Такой

успокоитель

состоит

из

двух

цилиндрических

вставок,

введенных в

Рис.

28. Изменение

динамиче

ствол гидромонитора со стороны верх

ского

давления

по

оси

струи

него

поворотного

шарнира .

Одна

при

давлении

воды

кгс/см2

вставка

выполнена

в в и д е 4

сотового

и диаметре

насадки

гидромо

успокоителя

поперечным

сечением

нитора ГМДУЭГ-250 d0 =90 мм:

/ — при н а л и ч и и в

с т в о л е

успокои

квадратных

ячеек

5 0 x 5 0

мм, а

вто

т е л я ;

2 — бе з у с п о к о и т е л я

в стволе

рая — в виде

трубчатого

успокоителя.

О б щ а я

длина

успокоителя

400

мм. Н а

испытательном стенде

были

проведены дв а

опыта:

первый

опыт

проводился

без

установки

успокоителя

стволе,

а второй — с установкой успокоителя.

Ком

пактность образовывающихся во время этих опытов струй оцени

валась	в виде	кривых	изменения осевых динамических давлений .
Из	рис. 28	видно,	что при одинаковых исходных параметрах,

т. е. при одинаковых диаметрах насадок и давлениях воды, во

втором	опыте		кривая	изменения	осевых динамических давлений
в струе	с	увеличением		расстояния	/	от насадки более пологая по
сравнению		с	результатами первого			опыта.	Это свидетельствует
о том, что применение				успокоителя		в значительной степени улуч
шает компактность струи и повышает производительность								гидро
установки при размыве породы в забое.
Успокоители применяются самой различной конструкции и
размеров		(рис. 29). Успокоители			рассекают		поток воды,	движу

щейся по каналу ствола гидромонитора, на несколько изолирован ных частей с .примерно одинаковыми сечениями, б л а г о д а р я чему способствуют более быстрому погашению поперечных циркуля ционных течений.

На эффективность гашения турбулентных пульсаций и возму щений потока воды влияют конструктивные особенности успокои

теля, а т а к ж е	правильный выбор размеров продольных	пластин
успокоителя и	места его расположения по отношению к	насадке .

Сравнение основных типов успокоителей [22, 23] позволило уста новить, что н а и л у ч ш а я эффективность достигается в случае при менения успокоителей сотового типа с четным числом квадратных

Рис. 29. Типы успокоителем:

/. 2 — с о т о в ы е ; 3 — з в е з д ч а т ы й ; 4— к р е с т о о б р а з н ы й ; 5 — р а д и а л ь н ы й

ячеек, образуемых тонкими металлическими пластинками, пересе

кающимися под прямым углом.

Р а з м е р

пластин

успокоителя

играет

существенную

роль

при формировании

гидромониторной

струи. Опытами

было

установлено, что дл я гидромониторов

любой

конструкции

производительности

по воде

размер

продольных

пластин успокоителя должен прини

маться в.-пределах 1,4—2 диаметров

ствола

гидромонитора

месте

его

установки.

Пр и

уменьшении

длины

успокоителя

гидродинамические

свойства струи резко ухудшаются .

Увеличение длины успокоителя свы

ше указанных

пределов,

к а к

пока

зали

исследования

[22] , не

приво

дит

заметному

улучшению

ком

200 400

600

800 /ООО пактности

струи и

ее гидродинами

Длина пластинуспокой -

ческих

свойств.

Однако потери

на

теля, мм

пора

в стволе

гидромонитора,

вы

Рис. 30. Влияние размеров про

з ы в а е м ы е повышенным гидравличе

дольных

пластин

сотового

успо

ским

сопротивлением

успокоителя,

коителя

для

гидромонитора

в этом случае

увеличиваются .

КУГУ-350/200

на

компактность

И з

рис. 30

видно, что

оптималь

струи и

потери

напора:

ная

длина

успокоителя

д л я

гидро

1 — к о м п а к т н о с т ь

с т б у и ;

2 — п о т е р н

н а п о р а

монитора КУГУ-350/200, имеющего

диаметр ствола

350 мм, р а в н а

при

мерно 400—500 мм . С уменьшением длины

успокоителя

осевое

динамическое

давление струи

уменьшается . Ухудшаются

гидроди

намические свойства струи. С увеличением длины 'успокоителя более 400—500 мм потери напора заметно возрастают, а гидро динамические свойства струи не улучшаются .

Н а основании опытов [22] И Г Д им. А. А. Скочинского были рекомендованы следующие основные размеры сотового успокоителя и проточного к а н а л а ствола гидромонитора:

1)	длина продольных пластин успокоителя, т. е. длина						самого
успокоителя, — примерно 1,5—2				диаметра	к а н а л а ствола;
2)	длина участка проточного канала ствола гидромонитора
между	успокоителем		и насадкой — 3—4		диаметра к а н а л а		ствола;
3)	длина участка проточного к а н а л а ствола гидромонитора от
верхнего поворотного			шарнира	до успокоителя — примерно			3 диа
метра	канала	ствола;		гидромонитора — 8—10
4)	о б щ а я	длина	ствола'			диаметров

проточного канала .

Рис. 31. Схема рекомендуемого ствола	гидромонитора:
/ — ц и л и н д р и ч е с к и й у ч а с т о к ; 2 — сотовый у с п о к о и т е л ь ;	3 — конический у ч а с т о к ;
4 — н а с а д к а

Специальные исследования, выполненные с целью установления закономерностей формирования струи [22, 23], позволили реко

мендовать	д л я	условий открытых	гидравлических разработок		но
вую форму	ствола гидромонитора		(рис. 31)	с определенными	со
отношениями		м е ж д у основными	р а з м е р а м и	проточного к а н а л а

ствола и успокоителя, которые обеспечивают получение гидромо

ниторных струй	с	наилучшими гидродинамическими свойствами.
В соответствии	с этими рекомендациями при усовершенствовании
существующих	и	создании новых конструкций гидромониторов

необходимо иметь в виду, чтобы основные размеры ствола гидро монитора принимались в следующих пределах:

1) отношение длины цилиндрического участка ствола гидромо

нитора	к его внутреннему диаметру		от 4 до	5;
2)	отношение длины	конического участка ствола гидромонитора
к диаметру цилиндрического участка			ствола — от 4 до		5;
3)	отношение максимального и минимального диаметров кони
ческого участка ствола		гидромонитора — не		более	1,75, но не
менее	1,5;

4)отношение диаметра входного и выходного отверстий на садки гидромонитора — не менее 1,3;

5)отношение продольных пластин сотового успокоителя, рас полагаемого в стволе гидромонитора в месте соединения цилиндри

ческой и конической его частей, к диаметру ствола — от 1,15 до 1,45.

У к а з а н н ые соотношения между основными размерами ствола гидромонитора были учтены при создании новой конструкции гид ромонитора КУГУ-350/200, которая применяется на всех гидро установках Лебединского и Южно - Лебедииского карьеров КМА.

§3. ЗЕМЛЕСОСЫ, ЗЕМЛЕСОСНЫЕ УСТАНОВКИ, ПЛАВУЧИЕ ЗЕМСНАРЯДЫ

З е м л е с о с представляет собой центробежный насос, приспо собленный дл я перекачки пульпы, содержащей частицы горных пород различных размеров и концентрации. Современные земле сосы (грунтовые насосы) представляют собой центробежные одно ступенчатые насосы с односторонним всасыванием и горизонталь ным расположением вала .

Применяемые на открытых горных работах землесосы имеют рабочие колеса закрытого типа с тремя-четырьмя лопатками . Кор пус землесоса (улитка) выполняется в виде литого концентриче ского к а н а л а , близкого к кольцевому. Минимальное проходное сечение канала устанавливается в зависимости от размеров про ходного сечения рабочего колеса. Д л я предохранения улитки от износа в некоторых землесосах применяются сменные рубашки, изготовляемые из специальных износоустойчивых сталей или дру

гих износостойких		материалов .
В землесосе устанавливаются подшипники качения и подшип
ники скольжения. У большинства				землесосов	вал располагается		на
					Т а	б л и ц а	19
					Землесо с
	П о к а з а т е л и			З Г М - 2 М	2 0 Р - 1 1 м	500 - 6 0
				З Г М - 2 М
				( 1 6 Р - 9 )
				( 1 6 Р - 9 )
Расход воды в оптимальной рабочей точ-				1900	3500	5500
				1900	3500	5500
Предельное значение вакуума			во всасы-	53—57	56	70
Предельное значение вакуума			во всасы-	5,0	5,0	4,8
Скорость	вращения	рабочего	колеса,	5,0	5,0	4,8
Скорость	вращения	рабочего	колеса,	730	500	500
Диаметр	патрубка, мм:			730	500	500
Диаметр	патрубка, мм:			400	600	600
				400	600	600
				350	500	600
Размеры	рабочего колеса, мм:			3—4	3—4	3—4
Размеры	рабочего колеса, мм:			850—900	1250	1330
				850—900	1250	1330
				200	300	380
проходной диаметр		канала	. . . . .	190	300	350
Тип подшипников:				Роликовый	Скольжения	Скольжения
				Роликовый	Скольжения	Скольжения
				Шариковый	Шариковый	Роликовый
				3400	9500	16 500

двух опорных подшипниках, а осевые силы, возникающие при ра

боте землесоса, воспринимаются одним упорным				подшипником,
который обычно	находится	в одном	блоке со вторым		опорным
подшипником.
К р а т к а я характеристика		наиболее	распространенных		землесо
сов приведена в табл . 19.
В практике на	карьерах	нередко	возникает	необходимость

изменения напора, расхода землесоса или мощности его электро двигателя, например при последовательном или параллельном со единении насосов, при недостаточном напоре насоса и т. п. З а к о н ы подобия, известные из теории центробежных насосов, перекачи вающих чистую воду, справедливы и для грунтовых насосов.

Одним из наиболее простых способов изменения

характери

стики

землесоса

является

изменение

диаметра

рабочего

колеса

(обрезка

или

н а р а щ и в а н и е

лопаток

пределах

12—15%

их

длины) при постоянной скорости вращения .

Характеристики землесоса с измененными размерами

рабочего

колеса

могут быть определены

из уравнений:

Я 2

(13)

Н,

\ D

(14)

а \ К

(15)

где H\,

Q\,

/V]

— соответственно

напор, расход,

мощность и

диаметр рабочего колеса при нормальном

(первоначальном)

диа

метре

рабочего

колеса;

Н2,

Q2,

то же,

при

измененном.

Значения

показателей

сте

пени п., т, k могут быть опре

Т а б л и ц а

делены по табл . 20 в зависи

мости

от

числа

лопаток

рабо

Ч и с л о

ло

чего колеса

[24].

паток

Землесос

ЗГМ-Зм

(рис.

32)

2,3

1,6

3,68

является

дальнейшей

модифи

кацией

землесоса

ЗГМ - 2м,

2,63

1,7

4,33

2,46

1,57

3,9

применяемого

на

открытых

разработках .

Характеристика

землесоса ЗГМ - Зм приведена на рис. 33.

Землесос

20Р-11

(рис.

34)

рассчитан

на более

высокую

произ

водительность

гидроустановки

имеет

всасывающий

патрубок

диаметром 500 мм. Осевые усилия вращающегося колеса воспри

нимаются двумя однорядными подшипниками.		Рабочее колесо
имеет четыре лопасти	и способно пропускать	камни диаметром
до 300 мм. Сальниковое	уплотнение и зазор между уплотнитель-
ным кольцом и рабочим	колесом з а щ и щ а ю т чистой водой. Харак -

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 127 8 9 10 11 12 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ