Розвиток теорії вібропневмотранспортування закладальних матеріалів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня доктора технічних наукДисертація присвячена розвитку теорії динамічних процесів вібропневмотранспортування сипких матеріалів трубопроводами і розробці на її основі сучасних інженерних алгоритмів та методик розрахунку вібропневмотранспортних машин і систем для закладки виробленого простору шахт і в інших технологіях гірничодобувної промисловості. Отримано співвідношення для критичної швидкості зважування часток сипкого матеріалу, а також співвідношення для дальності пневмотранспортування, що разом з умовою максимуму дальності або рівнянням характеристики компресора утворюють систему рівнянь, що дозволяють розвязати пневмотранспортну задачу. Комплекси устаткування з такими машинами пройшли широкомасштабні випробування при підготовці до впровадження у виробництво технології робіт по зведенню бутових смуг для охорони виїмкових штреків на шахтах Центрального і Західного Донбасу. Ключові слова: вібропневмотранспортні машини і системи, зважування часток, критична швидкість зважування, двофазный потік “газ - тверді частки”, інженерний алгоритм розрахунку. На основе разработанных математических моделей получены теоретически и экспериментально подтверждены зависимости средней скорости материала от параметров воздуха, вибрации и др., которые вместе с критериями прочности и стационарности работы машины являются рабочими характеристиками ВПМ, зависимости для критических (минимальных) скоростей частиц и воздуха, при которых происходит взвешивание частиц, что подтверждено в виде открытия, зависимости для скоростей трогания и отрыва частиц, форма которых отклоняется от эквивалентной сферы; открыты и изучены периодические режимы движения вращающихся частиц в потоке воздуха по горизонтальному трубопроводу (каналу) без столкновений между собой и ударами о верхнюю и нижнюю стенки с проскальзыванием и без проскальзывания; получены для движения частиц в трубопроводе понижней стенке или с ударами об обе стенки, зависимости сил сопротивления, которые для случая проскальзывания являются убывающими, а для непроскальзывания возрастающими функциями скорости воздуха.Так до теперішнього часу відсутні теоретично обґрунтовані критерії визначення критичної швидкості повітряного потоку в горизонтальному трубопроводі, при якій відбувається зважування часток сипкого матеріалу; невизначено характер сил опору при русі часток; недостатньо досліджена кінематика руху полідисперсного закладального матеріалу у виробленому просторі шахти; відсутні теоретично обґрунтовані методи та алгоритми розрахунку усього пневмотранспортного комплексу, у тому числі з урахуванням впливу компресора. Основна ідея роботи полягає у виявленні та використанні ефекту зважування часток сипкого матеріалу, що обертаються і рухаються в потоці повітря вздовж магістрального трубопроводу та ефекту аеровіброзважування часток на розгінній ділянці трубопроводу для забезпечення переміщення сипкого матеріалу на значні відстані без закупорок трубопроводу. Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані та вирішені наступні задачі: 1) розробити математичну модель руху часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря по вібруючій поверхні робочого органу вібропневмотранспортної машини (ВПМ) і на її основі одержати залежності продуктивності машини від вібраційних та інших параметрів - технологічні характеристики, а також на основі математичної моделі самої машини провести оцінку пружних та інерційних параметрів ВПМ за умовами міцності і стаціонарності роботи для машин з ексцентриковим та інерційним приводом і одержати динамічні характеристики; 2) розробити математичну модель руху часток сипкого матеріалу в потоці стислого повітря по нижній стінці магістрального трубопроводу і визначити мінімальну (критичну) швидкість зважування часток у потоці, а також одержати залежності сили опору від параметрів процесу при котінні вздовж нижньої стінки; 6) використовуючи закономірності, отримані на основі математичної моделі одновимірного двофазного потоку “газ - тверді частки”, розробити інженерні методи розрахунку для визначення основних параметрів пневмотраси (довжина, тиск, витрата й ін.) і створити єдиний алгоритм розрахунку транспортного ланцюжка “компресор - воздухопровід - пневмотранспортна машина - транспортний трубопровід - закладальний масив”, що включає кінематику вильоту полідисперсного матеріалу в замкнутий вироблений простір шахти;За результатами розвязання диференційних рівнянь руху часток визначаються нормальні і дотичні складові швидкості до і після удару, а також відстань (L), яку проходить частка уздовж поверхні робочого органу між послідовними ударами у періодичному режимі руху.

2. Основний зміст роботи