Гравитационные и пневматические транспортные установки подземного транспорта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Гравитационные и пневматические транспортные установки подземного транспорта

Содержание

1. Принцип действия и виды гравитационного транспорта

2. Способы самотечного транспортирования по наклонным и вертикальным плоскостям

3. Конструкции люков и питателей

4. Способы перемещения груза в гидро- и пневмотранспортных установках, область их применения

5. Технология и оборудование применяемые для транспортирования груза в гидро-транспортных и в пневмотранспортных установках

Литература

гравитационный транспорт питатель груз

1. Принцип действия и виды гравитационного транспорта

Транспортирование грузов под действием собственного веса происходит при скатывании или сползании груза по наклонной плоскости или свободном падении по вертикали.

Транспорт насыпных грузов под действием собственного веса широко применяют на рудных и угольных шахтах при добыче полезных ископаемых, при закладочных работах, при проведении восстающих выработок, в технологических комплексах поверхности шахт, а также для доставки в подземные выработки по трубам бетонной, а по скатам -- леса и других вспомогательных грузов.

Самотечное транспортирование (гравитационный транспорт) под действием собственного веса в подземных условиях применяется как в очистных забоях на крутых и наклонных залежах, так и в специально пройденных наклонных и вертикальных выработках (рудоспусках). Гравитационный транспорт характеризуется динамичностью грузопотока, так как при скатывании по наклонной плоскости, а также при вертикальном падении (рудоспуск) отдельные куски ископаемого, имеющие разные размеры, форму и массу, сталкиваются друг с другом или перекатываются. Поэтому средняя скорость перемещения грузопотока отличается от скорости скатывания одиночных кусков. Преимущества самотечных установок: простота устройства; отсутствие электромеханического оборудования; большая пропускная способность; возможность использования выработок с самотечным транспортом в качестве аккумулирующих: малые поперечные размеры, возможность сконцентрировать грузопоток на меньшем числе горизонтов, с которых производится подъем ископаемого на поверхность.

Недостатки: значительное измельчение п.и.; зависимость работы от свойства груза (влажность, кусковатость и др.); износ транспортирующих устройств; сложность регулирования скорости перемещения.

Рис. 1. Схема спуска груза под действием собственного веса

Конечную скорость движения куска породы при свободном падении (м/с), можно найти по формуле

,

где х_н - начальная скорость движения куска, м/с; l - длина пути, м.

По наклонной плоскости движение груза начинается при таком угле наклона, при котором составляющая веса груза G·g·sinв (стремится скатить частицу груза с наклонной плоскости) оказывается больше силы трения G·g·f·cosв (удерживающей частицу груза) (рис. 1) или

G·g·sinв > G·g·f·cosв p,

где f -- коэффициент трения частицы груза по плоскости;

G -- масса груза, кг.

Следовательно, равноускоренное движение груза происходит при tgв>f, а минимальное значение угла наклона плоскости, при котором начинается движение, в_min=arctgf.

Сила (Н), под действием которой движется груз,

F = Gg(sinв -- fcosв).

Ускорение (м/с²) груза

а = Fg/G = g (sin в -- fcos в).

Для определения конечной скорости движения частицы груза на длине пути / необходимо ее кинетическую энергию приравнять к работе силы F на этом пути, т. е.

Тогда конечная скорость (м/с)

Конечную скорость транспортирования не следует допускать более 2…2,5 м/с.

2. Способы самотечного транспортирования по наклонным и вертикальным плоскостям

Самотечный транспорт осуществляют по почве, деревянному настилу, металлическим листам, плоским или отбортованным открытым или закрытым металлическим желобам, трубам, винтовым и каскадным спускам.

Гравитационный транспорт возможен практически при следующих углах наклона: порода или уголь по почве --35…38°; руда по почве -- 50…55°; уголь по стальным листам -- 17…25°; руда по стальным листам -- 35…45°.

При гравитационном транспортировании угля по вертикальным выработкам во избежание значительного измельчения груза и пылеобразования, а также повреждения крепи выработки и выпускных устройств необходимо ограничивать скорость движения материала. Такое ограничение достигается полками, по которым при движении (каскадный спуск) пересыпается груз. Последние закрепляются в стенках вертикальной выработки с наклоном в разные стороны.

При большой высоте спуска скорость движения материала, его измельчение и пылеобразование снижаются недостаточно. В этом случае вместо каскадного применяют винтовой спуск, представляющий собой винтовой желоб, закрепленный внутри сборной вертикальной трубы, в стенках которой через определенные расстояния устраивают люки с крышками, обеспечивающие доступ к желобу. Диаметр трубы составляет 1…1,5 м (иногда до 2,5 м), а угол наклона желоба подбирают с таким расчетом, чтобы скорость движения угля не превышала 1 м/с. Винтовые спуски применяют обычно при высотах спуска до 50 м, однако известны установки высотой до 200 м.

Вертикальный рудоспуск (рис. 3, а) начинается с разгрузочной камеры 1, которая соединяется с центральной частью -- стволом 3 -- наклонной сбойкой 2. Нижняя часть рудоспуска обычно расширяется и выполняет функцию аккумулирующего бункера 4 вместимостью на 2--3 ч работы откатки по штрекам.

Минимальная высота заполнения рудоспуска регламентируется высотой буферной подушки, предохраняющей разгрузочное устройство от ударов. Максимальная -- заполнение на всю высоту. При этом необходимо учитывать, что высота заполнения рудоспуска зависит от способности руды к уплотнению, слеживанию и сводообразованию.

Если несколько рабочих горизонтов обслуживаются одним рудоспуском, высота его заполнения определяется из условия необходимости разгрузки руды одновременно со всех горизонтов. В последнем случае, как правило, аккумулирование руды производится только в бункерной части. Для снижения износа ствола рудоспуска последний может иметь ломаный профиль (рис. 3, б).

Устья рудоспусков необходимо надежно ограждать барьерами или решетками и постоянно следить за их исправностью во избежание падения в них людей.

Для регулирования выпуска материала, накапливающегося в нижней части горной выработки, устраивают выпускные люки, оборудованные затворами различной конструкции. В местах выгрузки материала из люков следует устанавливать щиты для защиты людей от падающих кусков материала. Места выгрузки материала должны оборудоваться пылеподавляющими устройствами.

3. Конструкции люков и питателей

Погрузочные люки по их устройству подразделяют на две группы: с затворами и вибрационные.

В люках с затворами движение руды при загрузке ее в транспортные сосуды происходит под действием сипы тяжести при открывании затвора.

Выбор типа люка зависит от количества руды, которое должно быть выпущено через него, необходимого срока службы, гранулометрического состава выгружаемой руды, размеров откаточной выработки и способа ее крепления, вместимости и размеров откаточного сосуда.

Рис. 4. Схемы основных типов люковых затворов: а) с плоскими поперечными задвижками; б) с секторным; в) пальцевым; г) лотковым; д) цепным затвором; е) с комбинированным затвором.

Люки с поперечными задвижками применяют при разработке маломощных жил, хорошем дроблении руды и невысокой производительности блока. Затвор в люках такого типа состоит из одной или двух поперечных досок, удерживаемых железными стержнями.

Люки с одно - или двухсекторными затворами наиболее распространены, так как надежны в работе и могут применяться при мелкой и крупнокусковой руде (до 300…400 мм). При мелкой руде (до 200…300 мм) используют односекторные затворы, при более крупной двухсекторные. Погрузочный сектор бывает с верхней и нижней подсечкой.

Люки с пальцевым затвором применяют только для крупнокусковой руды. В затворе несколько "пальцев", сделанных из изогнутых рельсов. Пальцы спускаются под действием силы тяжести, а поднимаются с помощью пневмоцилиндров.

Люк с лотковым затвором применяют для мелкой руды. Затвор у этих люков представлен подвесным лотком, опускаемым вниз во время погрузки.

Цепной затвор состоит из пяти - семи якорных цепей, свободно подвешенных к стальному стержню и снабженных грузами снизу. Подъем осуществляется пневмоцилиндром, за канат перекинутый через блочёк и соединяющий подъемные цепи..

При истечении груза из отверстий (люков) размер их во избежание заклинивания должен быть не менее трех диаметров максимального куска материала. Скорость истечения материала принимается по опытным данным (0,03…0,3 м/с) в зависимости от крупности кусков и площади отверстия истечения.

В вибролюках руда движется под влиянием механических колебательных перемещений основания люка. Наибольшее распостранение в качестве вибролюков при выпуске горной массы из рудоспусков получили шахтные вибрационные люки типа АШЛ, ЛВО, ПВГ, ВПР-4М, ПВМ.

Виброустановки большой длины, имеющие значительную массу и высокую производительность, называют вибропитателями. Их устанавливают в специальных нишах, на почву выпускной выработки. Поступление руды на вибропитатель может быть торцовое или боковое одностороннее и двухстороннее.

Вибропитатели бывают двух типов: направленного и ненаправленного действия

В вибропитателях ненаправленного действия колебания грузонесущего органа совершаются только в поперечном направлении. Они представляют собой изготовленные из рельсов или стальных листов площадки, укладываемые на почву выпускной выработки под углом 12--20°. Вибрация площадок служит вспомогательным средством т,ля снижения действия сил внутреннего трения. Чем больше наклон, тем выше производительность, но при наклоне более 20° возможно самопроизвольное движение отдельных кусков руды по окончании загрузки вагонов. Виброплощадки таких питателей крепятся якорными цепями или тросом диаметром 15--20 мм к удерживающему расстрелу, установленному в верхней части ниши.

Наиболее распространенным вибропитателем подобного типа является установка ВДПУ-4ТМ "Сибирячка".

Вибропитатели направленного действия ВВДР-5 и ПВУ при помощи амортизаторов обеспечивают направленность колебаний не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости, вследствие чего облегчается движение руды. Вибропитатели направленного действия устанавливаются под небольшим углом (0--10°), что исключает самопроизвольное движение кусков руды и упрощает ликвидацию зависаний руды. Опорная рама вибропитателя крепится анкерами к почве выпускаемой выработки.

Вибропитатели направленного действия обеспечивают устойчивую производительность и надежны в работе.

Рис. 5. Автоматический шахтный люк (АШЛ): 1 -- электродвигатель, 2 -- вибратор, 3 -- приемный бункер, 4 -- лоток, 5 -- рама.

Рис.6 Вибропитатель ПВУ

4. Способы перемещения груза в гидро- и пневмотранспортных установках, область их применения

Пневматические и гидравлические транспортные установки, в которых материал перемещается по трубам в потоке воздуха или жидкости, относятся к транспортным устройствам непрерывного действия. Этот вид транспорта часто называют трубопроводным. Принцип действия пневматических и гидравлических транспортных установок основан на использовании свойств потока газа или жидкости оказывать давление на помещенные в них тела, а при соответствующей скорости поддерживать их во взвешенном состоянии и перемещать. Гидро- и пневмотранспортные установки на предприятиях горной промышленности применяют для транспортирования и подъема на поверхность угля, руд и других полезных ископаемых, а также для доставки закладочных материалов с поверхности в выработанное пространство. На рис.7 приведены классификация и принципиальные схемы гидротранспортных установок, применяемых в горной промышленности.

Помимо разделения по принципу действия, гидротранспортные установки классифицируют по величине создаваемого напора на низконапорные (до 30--70 м вод. ст.), среднего напора (от 70 до 160 м вод. ст.) и высоконапорные (до 500 м вод. ст.). Гидротранспорт используют для перемещения насыпных грузов, которые не размокают, не прилипают к стенкам трубопроводов и не слипаются.

Гравитационные самотечные гидротранспортные установки применяют на шахтах с гидродобычей для доставки полезного ископаемого по слабо наклонным выработкам с уклоном не менее 0,03 при грузопотоках до 600 м³/ч.

Гравитационные гидротранспортные установки с вертикальным участком трубопровода применяют для подачи в шахту или рудник закладочных материалов при грузопотоках до 150 м⁸/ч.

Гидротранспортные установки с искусственным напором с пульпонасосом применяют для транспортирования полезного ископаемого по горизонтальным выработкам, подъема на поверхность шахты и далее до обогатительной фабрики или непосредственно потребителю. Грузопотоки, которые могут обслуживать гидротранспортные установки с пульпонасосом, достигают 1600 м³/ч. Высота гидроподъемов, приходящаяся на один пульпонасос, достигает 300 м, а длина горизонтальных установок -- 12 км. При последовательной или параллельной установке нескольких пульпо-насосов эти параметры могут быть в несколько раз увеличены.

Гидротранспортные установки с насосом и питателем применяют для подъема груза из глубоких шахт. Высота подъема, приходящаяся на один насос и один питатель, доходит до 500 м при грузопотоке до 60 м³/ч. Для доставки пустой породы в отвал на поверхности имеются установки указанного типа производительностью до 1600 м³/ч и длиной до 10 км.

Гидроэлеваторы применяют для обслуживания небольших грузопотоков при низких напорах и малых расстояниях.

Эрлифты используют для подъема дробленых материалов из шахт или рудников.

Схемы пневмотранспортных установок приведены на рис. 8.

Рис. 8. Принципиальные схемы пневмотранспортных установок: а -- всасывающая; б -- нагнетательная; в -- всасывающе-нагнетательная; 1 -- всасывающий наконечник; 2 -- компрессор; 3 -- трубопровод; 4 -- грузоотделитель; 5 -- закладочная машина.

Различают всасывающие пневмотранспортные установки (рис. 2, а), нагнетательные (рис. 2, б) и смешанные (рис. 2, в). В зависимости от условий эксплуатации пневмотранспортные установки выполняют стационарными и передвижными. Производительность стационарных установок достигает 125 м³/ч дробленых закладочных материалов при длине транспортирования до 1500 м. Производительность передвижных установок -- до 40 м³/ч при длине транспортирования до 400 м.

Достоинства гидро- и пневмотранспорта: значительную длину транспортирования без промежуточных перегрузок по сложной трассе с подъемом под любым углом и по вертикали; отсутствие механического оборудования на трассе трубопровода и, следовательно, несложные обслуживание и ремонт; возможность совмещения транспортирования с некоторыми технологическими процессами ("мокрое" обогащение полезных ископаемых при гидротранспорте; охлаждение и сушка груза при пневмотранспорте; гашение и гранулирование шлаков и др.); возможность полной автоматизации транспортных работ; невысокая трудоемкость; возможность создания наиболее гигиеничных и безопасных условий для обслуживающего персонала и находящихся поблизости людей при перемещении вредных для здоровья химических, остропахнущих, радиоактивных и других материалов.

Недостатки, ограничивающим применение гидро- и пневмотранспорта: ограничения по роду и характеристикам перемещаемых грузов, в частности по их крупности, что вызывает необходимость предварительного дробления груза; усиленный износ трубопроводов при перемещении абразивных грузов; повышенный расход энергии; потребность в больших количествах воды для гидротранспортных установок и опасность их замерзания в зимних условиях; невозможность транспортирования материалов, способных прилипать к стенкам трубопроводов при пневмотранспорте и др.

5. Технология и оборудование применяемые для транспортирования груза в гидротранспортных и в пневмотранспортных установках

Для самотечных гидротранспортных установок применяют желоба из листовой стали (реже из пластмасс) трапецеидального или полукруглого сечения, укладываемые на почву внахлестку с уклоном от 0,03 до 0,08 в сторону движения пульпы. Для транспортирования кусковых грузов используют желоба трапецеидального сечения, так как они меньше подвергаются износу, а пескообразных и глинистых грузов -- желоба полукруглой формы, которые оказывают меньшие сопротивления движению пульпы.

Для гидротранспортных установок с искусственным напором в качестве грузонесущего органа используют трубопроводы, собираемые из стальных цельнотянутых или сварных труб длиной от 2 до 6 м и диаметром до 600 мм. Трубы между собой соединяют с помощью фланцевых или специальных быстроразъемных соединений. При гидротранспорте высокоабразивных материалов применяют трубы, внутренняя поверхность которых упрочнена термообработкой, армирована литым базальтом или листовой резиной.

Трубопроводы оборудуют задвижками и вентилями, с помощью которых производят пуск, остановку и регулирование гидротранспортных установок. Наиболее распространены задвижки типа Лудло с ручным, механическим или электромеханическим приводом. Применяют также задвижки с резиновой износоустойчивой оболочкой, которая препятствует проникновению в трущиеся детали мелких частиц.

Для предохранения пульпонасосов и насосов от гидроудара при внезапной их остановке на трубопроводе устанавливают обратные клапаны.

Пулъпонасосы могут быть центробежными, поршневыми или плунжерными. Наибольшее распространение получили центробежные пульпонасосы, которые обеспечивают непрерывный процесс подачи пульпы с высокой производительностью. Принципиально центробежные пульпонасосы не отличаются от водяных центробежных насосов. Особенности их конструкции заключаются в наличии рабочих колес с малым числом лопаток и большими пропускными отверстиями для прохода кусков материала. Детали пульпонасосов выполняют из износостойких материалов, в корпусе предусматриваются люки ,для осмотра и очистки рабочего колеса в случае его забивки транспортируемым материалом.

Для гидротранспортных установок с насосом и питателем, используют обычные водяные насосы, чаще всего центробежные. В таких установках для подачи транспортируемого материала в напорный трубопровод применяют различного типа питатели. По принципу работы питатели могут быть непрерывного действия -- с непрерывной подачей материала в трубопровод и цикличного действия -- с подачей материала порциями.

Для низконапорных гидротранспортных установок, а также для установок, применяющихся для чистки зумпфов, промывки трубопроводов и других вспомогательных операций используются гидроэлеваторы.

Гидроэлеватор состоит из корпуса, горловины , насадки и загрузочного патрубка, через который засасывается пульпа. В насадку под большим напором подается вода. Струя, выходящая из насадки, создает внутри корпуса вакуум, благодаря которому происходит засасывание пульпы, а в пульпопроводе создается напор. Достоинством гидроэлеватора являются его конструктивная простота, обеспечение непрерывной подачи пульпы, нечувствительность к попаданию внутрь гидроэлеватора воздуха, способность транспортировать сравнительно крупные фракции материала. Однако гидроэлеваторы имеют весьма низкий кпд. (0,2--0,3). В отдельных случаях их применяют для подъема мелкого угля по шахтным стволам, а также для подачи измельченных концентратов руд цветных металлов на горно-обогатительных комбинатах.

Основными элементами пневмотранспортных установок являются - трубопроводы, воздуходувки или компрессоры, закладочные машины и отделители В качестве трубопроводов применяют чугунные или стальные цельнотянутые трубы диаметром 50…250 мм. Так как при пневмотранспорте перемещение материала происходит с весьма высокими (до 10…20 м/с) скоростями и сопровождается интенсивным изнашиванием труб, то последние изготавливают толстостенными (до 12 мм), особенно при транспортировании абразивных материалов.

Для снижения износа, особенно на поворотах, внутренние стенки труб иногда футеруют вкладышами из базальта или сменными пластинами из твердой стали.

Для создания разности давления в трубопроводе в установках низкого давления (до 0,3 МПа) нагнетательного типа или разрежения (до 0,05 МПа) в установках всасывающего типа применяют воздуходувки, а для нагнетательных установок среднего и высокого давления (от 0,3 до 0,7 МПа) используют компрессоры. Иногда пневмотранспортные установки подключают к шахтной воздушной магистрали.

Питатели, или, как их принято называть, закладочные машины, предназначены для загрузки трубопроводов транспортируемым материалом. Применяют закладочные машины цикличного и непрерывного действия.

Литература

1. Евграфов, В. А. Основы теории и расчета сопротивлений движению в машинах непрерывного транспорта с тяговым элементом: учеб. пособие / В. А. Евграфов, А. К. Миненко. - Л.: ЛИВТ, 1989. - 59 с.

2. Евграфов, В. А. Портовые машины непрерывного транспорта: учеб. пособие / В. А. Евграфов, А. К. Миненко. - Л.: ЛИВТ, 2001. - 104 с.

3. Машины непрерывного транспорта. Расчет и проектирование конвейеров: метод. указания по практическим занятиям / сост. Е. В. Мусияченко. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. - 60 с.

4. Шахмейстер, Л. Г. Динамика грузопотоков и регулирование скорости ленточных конвейеров: учеб. пособие / Л. Г. Шахмейстер, В. Г. Дмитриев, А. К. Лобачева. - М.: Московский горный институт, 2002. - 163 с.

5. Ленточные конвейеры в горной промышленности / В. А. Дьяков, Л. Г. Шахмейстер, В. Г. Дмитриев и др.; ред. чл.-корр. АН СССР А. О. Спиваковский. - М.: Недра, 1982. - 349 с.

6. Евграфов, В. А. Портовый конвейерный и трубопроводный транспорт: учеб. пособие / В. А. Евграфов, А. К. Миненко. - Л.: ЛИВТ, 2001. - 108 с.

7. Додонов, Б. П. Грузоподъемные и транспортные устройства: учеб. для техникумов / Б. П. Додонов, В. А. Лифанов. - М.: Машиностроение, 2004. - 136 с.: ил.

8. Дьячков, В. К. Подвесные конвейеры / В. К. Дьячков. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 320 с.: ил.

9. Шеффлер, М. Основы расчета и конструирования подъемно-транспортных машин: пер. с нем. / М. Шеффлер, Г. Пайер, Ф. Курт. - М.: Машиностроение, 2010.

10. Додонов, Б. П. Грузоподъемные и транспортные устройства: учеб. для средних и спец. учебных заведений / Б. П. Додонов, В. А. Лифанов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2010. - 248 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru