авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Повышение эффективности комплексов многоканатных подъемов с наземным расположением подъемных машин

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Попов Юрий Владимирович

Повышение эффективности комплексов многоканатных подъемов с наземным расположением подъемных машин

Специальность 05.05.06 «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Екатеринбург 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Официальные оппоненты: Маховиков Борис Серафимович,

доктор технических наук, профессор

Кожушко Герман Георгиевич,

доктор технических наук, профессор

Корняков Михаил Викторович,

доктор технических наук, профессор

Ведущая организация – ГОУ ВПО «Московский государственный горный университет»

Защита состоится 17 июня 2010 г. в 10 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.280.03 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу : 620144, г. Екатеринбург, ул.Куйбышева, 30, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Автореферат разослан 10 мая 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор М.Л. Хазин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Непрерывное увеличение глубины ведения горных работ, и прямо связанное с этим проектирование все более мощных комплексов многоканатных подъемных установок (МКПУ) обуславливают необходимость сооружения все более громоздких и дорогостоящих башенных копров. Строительство таких сооружений связано с большими капитальными затратами и, кроме того, со снижением уровня безопасности эксплуатации МКПУ, в то время как в мировой практике уже наметилась устойчивая тенденция перехода от башенного к наземному расположению подъемных машин (канатоведущих шкивов трения – КВШ). Однако основные научно-технические аспекты данной проблемы остаются пока не решенными, что зачастую сдерживает реализацию этого перспективного во всех отношениях направления развития подземных горных предприятий.

При постоянном увеличении в стране числа глубоких карьеров с большой производительностью все более востребованными становятся мощные многоканатные наклонные подъемные установки с наземным расположением подъемных машин. При этом параметры основного подъемного оборудования и, в частности, большегрузных скипов должны быть адаптированы к условиям таких схем. Отсюда вытекает задача всестороннего обоснования основных конструктивных параметров большегрузных скипов карьерных многоканатных подъемных установок с наземным расположением канатоведущих шкивов трения.

Установленные в настоящее время нормативные сроки службы шахтных подъемных машин не отражают их фактическую нагруженность, интенсивность и условия эксплуатации и, по существу, носят директивный характер, что негативно влияет на общий уровень безопасности эксплуатации этих потенциально опасных объектов, подчиненных непосредственно органам технического надзора РФ. Назрела необходимость дифференцированной и всесторонне обоснованной оценки нормативных сроков службы подъемных машин с учетом нагруженности, интенсивности работы и условий их эксплуатации.



Эти задачи, поставленные в настоящей диссертационной работе, являются актуальными, особенно в плане дальнейшего развития отечественной науки и практики в области шахтных и карьерных подъемных установок.

Объект исследования – комплексы многоканатных подъемных установок шахт и карьеров с наземным расположением подъемных машин.

Цель работы – повышение эффективности работы комплексов многоканатных подъемных установок с наземным расположением подъемных машин.

Идея работы заключается в адаптации параметров схем и оборудования многоканатных подъемных установок шахт и карьеров к наземному расположению канатоведущих шкивов трения.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Наземное расположение многоканатных подъемных машин при рациональной компоновке позволяет увеличить тяговую способность и динамический коэффициент безопасности против скольжения по сравнению с их башенным расположением.

2. Нагруженность коренных валов наземных многоканатных подъемных машин уменьшается с увеличением углов наклона струны канатов к горизонту. При рациональном выборе параметров наземного расположения канатоведущих шкивов возможно уменьшение в 1,5…1,7 раза изгибных напряжений коренных валов по сравнению с их башенным расположением и соответственно уменьшение массы подъемной машины и копра.

3. Основные конструктивные размеры большегрузных скипов карьерных наклонных многоканатных подъемных установок с наземным расположением КВШ должны определяться с учетом наименьших ударных нагрузок при загрузке и максимальных значений коэффициента заполнения кузова скипа.

4. Нормативный срок службы подъемных машин должен устанавливаться на стадии рабочего проектирования подъемных установок с учетом планируемой нагруженности, интенсивности и условий эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы

  1. Обоснована технико-экономическая целесообразность перехода от башенного к наземному расположению многоканатных подъемных машин.
  2. Выполнен анализ особенностей динамики многоканатных подъемных установок с наземным расположением канатоведущих шкивов.
  3. Исследовано влияние величины провиса струны канатов на тяговую способность наземных подъемных шкивов трения.
  4. Разработана методика оптимизации параметров большегрузных скипов карьерных наклонных подъемников.
  5. Выполнено экспериментальное исследование нагруженности конструкций большегрузных скипов карьерных наклонных подъемников.
  6. Сформулированы теоретические основы определения общего и остаточного ресурсов основных деталей подъемных машин.

Практическая ценность диссертации

  1. Разработана методика расчета нагрузок на основные элементы наземных многоканатных подъемных установок.
  2. Дан сравнительный анализ нагружения канатоведущих шкивов при их башенном и наземном расположении.
  3. Предложены схемы наземных многоканатных карьерных подъемных установок.
  4. Разработана методика расчета оптимальных параметров большегрузных скипов наклонных карьерных подъемников.
  5. Разработаны конструкции большегрузных скипов наклонных карьерных подъемников.
  6. Предложена методика прочностных расчетов кузова и рамы большегрузных скипов наклонных карьерных подъемников.
  7. Разработана методика определения общего и остаточного ресурсов многоканатных подъемных машин, предложен подход к обоснованию их нормативных сроков службы.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением корректных методов математического и физического моделирования, базируется на основных положениях классической механики, теории устойчивости, теории колебаний, а также на апробированных методах экспериментальных исследований и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований; при этом относительная ошибка экспериментальных данных не превышает 79% при 90%-м уровне сходимости экспериментальных данных с расчетными.

Реализация результатов. Результаты работы использованы в технико-экономических обоснованиях и рабочих проектах клетевого и скипового многоканатных подъемов с наземным расположением подъемных машин на шахте «Новая» ОАО «Гайский ГОК», при реконструкции барабанной подъемной установки на шахте «Скиповая» ОАО «Гайский ГОК» с её заменой на многоканатную с наземным расположением машины (Экономический эффект от внедрения этих результатов составляет 4 100 тыс. рублей), при проведении экспертизы промышленной безопасности шахтных подъемных установок в ЗАО «Центр диагностики и экспертизы «Цветметналадка», а также в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Технологические машины» в Уральском государственном горном университете.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на шести Международных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2005-2010 гг.), на пяти конференциях Уральской горнопромышленной декады (Екатеринбург, УГГУ, 2005-2009 гг.), на двух Международных научно-технических конференциях «Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности» (Екатеринбург, 2008-2009 гг.), на Международной конференции «Динамика горных машин»(1989 г.), г. Гливице (Польша).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 12 – в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях.

Структура и объем диссертационной работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка (123 наименования) и трех приложений. Содержит 151 страницу текста, 35 таблиц и 51 рисунок.

В главе 1 выполнен анализ теоретических работ по теории современных канатных подъемных установок и теории наклонных карьерных подъемных установок, описано состояние исследований в области прогнозирования и установления фактических ресурсов подъемных установок, сформулированы цели и задачи исследования.

В главе 2 приведены аналитические исследования особенностей расчетов нагрузок на основные элементы многоканатных подъемных установок с наземным расположением канатоведущих шкивов. Исследовано влияние величины провисов струны канатов на тяговую способность многоканатных подъемных установок.

В главе 3 на основе разработки и обоснования схем многоканатных наземных карьерных подъемных установок произведено обоснование рациональных параметров большегрузных скипов для многоканатных карьерных подъемных установок с наземным расположением подъемных машин.

В главе 4 представлены результаты экспериментальных исследований нагруженности элементов конструкций большегрузных скипов, разработана и обоснована методика их прочностных расчетов.

В главе 5 разработаны теоретические основы оценки общего и остаточного ресурсов шахтных подъемных машин.

В главе 6 приведены примеры реализации результатов исследований в проектах клетевого и скипового подъемов конкретной шахты, при реконструкции подъемных установок, а также при разработке методики определения общего и остаточного ресурсов многоканатных подъемных машин.

В заключении обобщены результаты исследований и даны рекомендации по повышению эффективности эксплуатации комплексов многоканатных подъемных установок горных предприятий на основе адаптации параметров схем и оборудования к наземному расположению канатоведущих шкивов.

Состояние исследуемого вопроса. Постановка задачи

Главные шахтные стволы и их подъемные установки всегда относились к жизненно важным артериям шахт, так как служат единственным связующим звеном между подземными выработками и шахтным комплексом поверхности. Они предназначены для решения всех задач, связанных с выдачей полезного ископаемого, спуском и подъемом людей, материалов и оборудования, а также, при необходимости, с выдачей породы из проходческих забоев и спуском закладочного материала.

Ведущая роль в создании теоретических основ современных канатных подъемных установок принадлежит академикам М. М. Федорову и А. П. Герману. Значительный вклад в развитие теории и совершенствования оборудования шахтных подъемов внесли исследования академика А. С. Ильичева, профессоров Ф. Н. Шклярского, Г. М. Еланчика, В. Б. Уманского. Отдельные вопросы совершенствования шахтных и карьерных подъемников освещены в трудах В. С. Тулина, Н. П. Нестерова, М. Ф. Глушко, Б. Л. Давыдова, В. Д. Белого, З. М. Федоровой, Б. А. Носырева, Н. Г. Картавого, Е. С. Траубе, А. Е. Тропа, А. И. Бороховича, А. Г. Степанова, Н. Г. Гаркуши, В. И. Дворникова, М. В. Корнякова, М. Н. Хальфина, А. Н. Шатило, С. М. Кубарева и др.





На многих горнодобывающих предприятиях широкое распространение получил многоканатный подъем, который по техническим возможностям значительно превосходит одноканатный.

Обладая рядом неоспоримых достоинств, многоканатные подъёмные установки требуют значительных финансовых и временных затрат как на стадии строительства, так и на стадии эксплуатации. Во многом это обусловлено особенностями расположения подъёмной машины, в частности необходимостью возведения и эксплуатации башенного копра. На сегодняшний день значительным шагом на пути решения этой проблемы является внедрение наземного расположения подъёмной многоканатной машины. Такое техническое решение при его правильной реализации позволяет значительно ускорить строительство подъёмного комплекса, а также упростить обслуживание подъёмной установки.

Не смотря на существенные сдвиги в процессе продвижения МКПУ с наземным расположением подъёмных машин, остается ещё много факторов, ограничивающих дальнейшее развитие этого важного направления. Одним из них является отсутствие чёткой теоретической основы для научных исследований и слабая проработка вопросов, посвященных научному обоснованию и рациональному проектированию многоканатных подъемных установок с наземным расположением подъемной машины (МКПНУ).

В случае наземного расположения многоканатной подъемной машины появляется ряд особенностей, требующих отдельного рассмотрения и закрепления в нормативной документации.

Существующие на сегодняшний день методики расчета предлагают оценивать вероятность опасности проскальзывания канатов с помощью динамического коэффициента безопасности против скольжения. При этом значение динамического коэффициента д=1,25, выбранное по соображениям необходимости некоторого запаса, фактически не имеет математически точного обоснования. Наземное расположение машины предполагает несколько иную расчетную схему для определения сил трения и движущих усилий по сравнению с традиционным башенным расположением машины, прежде всего ввиду наличия струны каната и появления еще одного элемента в схеме - дополнительного шкива. Оценка опасности возникновения проскальзывания не может производиться по аналогии с башенным расположением подъемной машины.

С увеличением глубины открытых горных работ возникает целый ряд факторов, осложняющих эксплуатацию месторождений. Одним из наиболее важных факторов является вопрос транспортирования горной массы. Карьерный транспорт становится фактором, определяющим всю экономику открытых работ, так как капитальные затраты и эксплуатационные расходы на транспорт в общей стоимости добываемого полезного ископаемого увеличиваются до 60-65%.

Применение комбинированного транспорта является одним из важнейших направлений развития открытого способа разработки. В ряде случаев от возможности применения комбинированного транспорта для разработки глубоких горизонтов карьеров будут зависеть не только технико-экономические показатели, но и целесообразность освоения этих глубин открытым способом.

Важным элементом современного комбинированного транспорта являются скиповые и клетевые наклонные подъемные установки.

В разработке теории наклонных карьерных подъемников приоритет принадлежит научным школам Уральского региона, особенно ученым Свердловского горного института – Уральского государственного горного университета. Прежде всего следует отметить труды профессоров М.В.Васильева, В.С.Хохрякова, Б.А.Носырева, Л.А.Сорокина, доцентов Л.И.Жукова, С.М.Кубарева, А.Г.Моора и др.

На сегодняшний день не решены проблемы выбора рациональных схем и типов подъёмных установок с большегрузными сосудами. Очевидно, что такие решения могли быть найдены только посредством применения многоканатных подъёмных машин, причём их башенное расположение в условиях открытых горных работ представляется весьма проблематичным.

Масса скипа является составной частью величины концевой нагрузки. В конечном итоге этот показатель оказывает влияние на экономику подъёмной установки как по капитальным, так и по эксплуатационным затратам. Следовательно, необходимо стремиться к максимально возможному снижению массы скипа, то есть к снижению коэффициента тары.

Максимальный коэффициент заполнения кузова скипа горной массой зависит, прежде всего, от рациональной геометрии кузова скипа. Таким образом, требование максимального коэффициента заполнения тесно смыкаются с требованиями, предъявляемым к габаритным размерам сосуда.

Становится очевидным, что создание новых высокопроизводительных карьерных подъемных установок на базе многоканатных подъемных машин с наземным их расположением со скипами большой грузоподъемности требует разработки принципиально новых конструктивных решений скипов.

В общем комплексе мероприятий по обеспечению и повышению безопасности эксплуатации комплексов МКПНУ значительное место должно быть отведено таким вопросам, как установление общего и остаточного ресурса их эксплуатации, а также тесно с ними связанного нормативного срока службы (НСС).

Установленные в настоящее время нормативные сроки службы шахтных подъемных машин (ПМ) не отражают их фактической нагруженности и связанным с ней фактическим напряженным состоянием элементов и узлов машин. Не учитывают они также и условия эксплуатации ПМ, интенсивность их нагружения, уровень коррозийности окружающей среды и др., что, по сути, представляет собой директивный подход к решению чисто технического вопроса.

Очевидно, что назрела необходимость в дифференцированном подходе к оценке нормативных сроков службы ПМ, учитывающем все многообразие нагруженностей и условий эксплуатации.

Цели и задачи диссертационной работы

Основной целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации комплексов многоканатных подъемных установок с наземным расположением подъемных машин, как для вертикальных шахтных, так и для наклонных карьерных подъемников.

При этом основные цели и задачи диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом:



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.