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 |

Выбор и обоснование рациональных параметров исполнительных органов агрегата для добычи железомарганцевых конкреций

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

СМИРНОВ Дмитрий Владимирович

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ АГРЕГАТА ДЛЯ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

санкт-петербург

2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Д.А. Юнгмейстер

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ю.Д. Тарасов

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОАО «Механобр-Техника»

А.Н. Коровников

Ведущее предприятие: ООО «Петротранс»

Защита диссертации состоится «25» мая 2009 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного Совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан «24» апреля 2009 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета,

д.т.н., профессор В.В. Габов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы. Существующие темпы развития промышленности влекут за собой увеличение потребления минерально-сырьевых ресурсов. Потребителями марганцевых руд являются предприятия металлургической промышленности и машиностроительные предприятия. При этом быстро возрастают потребности РФ в марганцевой руде. Так в 2000 г. потребность в марганцевой руде с содержанием марганца 40 – 60% составляла 2,2 млн. т. Ситуация усугубляется тем, что в настоящий момент в России нет промышленно освоенных месторождений марганца на суше.

По оценкам отечественных и зарубежных специалистов, альтернативным источником минерального сырья для цветной и черной металлургии являются подводные месторождения железомарганцевых конкреций (ЖМК).

Железомарганцевые конкреции являются уникальным полезным ископаемым. В их минеральном составе присутствуют в тех или иных количествах практически все элементы периодической системы таблицы Менделеева.

Проведенные геологоразведочные работы в Балтийском море подтвердили наличие промышленных запасов железомарганцевых конкреций. Месторождения обладают следующими отличительными особенностями: малая глубина разработки (до 70-80 м); высокая плотность залегания (до 40 кг/м2); спокойный рельеф залегания; небольшая удаленность от промышленного города Санкт-Петербурга (до 100 миль).



Предложенные на настоящий момент технические средства добычи конкреций Финского залива мало эффективны. Короткие интенсивные волны на Балтике вызывают большую качку судна обеспечения, что в свою очередь ведет к высокой опасности при использовании тросовых систем добычи. Целесообразно использовать транспортные средства, которые легко реагируют на изменение качки, имеют высокое разрывное усилие транспортирующего органа при увеличении производительности системы, легко сочленяются с придонным добычным устройством, не нарушая его работу во время качки.

Обоснование облика агрегата добычи конкреций на основе создания новых технических средств и способов ведения добычи является актуальной темой, что позволит повысить эффективность добычи, возможность обеспечить первичное обогащение добытых железомарганцевых конкреций и снизить уровень экологического загрязнения в зоне работы.

Цель работы: обоснование технических характеристик исполнительных органов агрегата придонной добычи, основанного на принципе захвата и удержания конкреций при помощи полостей разрежения, и выбор рациональных его параметров по результатам моделирования процесса движения агрегата на основе разработки механико-математической модели.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке механико-математической модели процесса движения придонного добычного агрегата барабанного типа с переменной массой и использовании устройства с полостями разрежения в конструкции обечайки барабана добычного агрегата для захвата и удержания железомарганцевых конкреций; подтверждение результатами лабораторных исследований эффективности использования камер с полостями разрежения; установлена зависимость доли устойчиво захваченных единиц конкреций устройством захвата от времени их контакта; обоснование предельных величин скоростей движения добычного агрегата в зависимости от параметров тягового средства.

Основные задачи исследования:

  1. Разработать основные требования к параметрам добычного агрегата на основе анализа недостатков современных технических средств для разработки месторождений морского дна.
  2. Разработать механико-математическую модель процесса добычи железомарганцевых конкреций исполнительным органом с захватом на основе использования полостей разрежения. Разработать методику расчета основных параметров и конструкций добычного агрегата.
  3. Определить влияние коэффициента перетекания на работу устройства захвата с полостями разрежения для добычного агрегата на основе экспериментальных исследований на стенде.
  4. Обосновать компоновочную схему и параметры добычного комплекса.

Методы исследований. При решении поставленных задач использовался комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение литературных источников и патентных материалов, а также выполненных ранее научных исследований; математическое моделирование процессов движения придонного агрегата с использованием пакета программ MatLab; экспериментальные исследования на стенде процессов захвата и удержания конкреций с использованием теории планирования; компьютерное моделирование и обработка, анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Защищаемые научные положения:

1. Гарантированный захват и удержание железомарганцевых конкреций устройством с полостями разрежения обеспечивается при средней линейной скорости обечайки барабана от 1 м/с до 1,5 м/с и без резкого изменения скорости движения добычного агрегата барабанного типа, при котором время разгона в пределах от 0 до 1 м/с должно составлять не менее 30 секунд, а изменения амплитуды скорости - не более 50 % от рабочего значения.

2. Экспериментально установлено, что устойчивое удержание захваченных конкреций при движении придонного добычного агрегата барабанного типа с камерами разрежения происходит при максимальном использовании суммарной поверхности рабочего сектора захватывающего устройства и при значении коэффициента перетекания от 0 до 0,55, и при этом суммарная площадь свободного пространства между приемным отверстием камеры и конкрецией не должна превышать 25% площади всасывающего отверстия камеры.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, разработанных в диссертации, подтверждается использованием апробированных математических методов, удовлетворительной сходимостью (погрешность в пределах 5%) результатов аналитических и экспериментальных исследований на стенде с применением современных средств измерений и методов исследований.

Практическая ценность работы:

- разработана конструкция транспортирующего агрегата на основе захвата с использованием полостей разрежения защищенная патентом;

- разработана конструкция экспериментального стенда, обеспечивающего исследование процесса захвата и удержания конкреций с использованием полостей разрежения в широком диапазоне изменения режимных параметров;

- разработанные методики с высокой точностью позволяют определить основные параметры придонного добычного и транспортирующего агрегатов;

- применение захватов с полостями разрежения в конструкции исполнительных органов агрегатов добычи и транспортирования конкреций позволит в значительной степени уменьшить загрязнение окружающей среды, увеличить глубину разработки залежей конкреций и обеспечат возможность проведения предварительного обогащения конкреций на добычном агрегате.

Реализация результатов работы. Методика расчета промежуточного привода и придонного добычного агрегата, а также материалы по патенту №2301338 МПК E21C50/00 (2006.01), дата публикации 2007.06.20 «Комплекс для разработки полезных ископаемых шельфовой зоны Мирового океана» и заявка № 2008121079 – «Способ селективного отбора и предварительного обогащения железомарганцевых конкреций и устройство для его реализации», а также варианты конструкций промежуточного привода и придонного добычного агрегата с полостями разрежения приняты к внедрению в ООО «Петротранс». Материалы диссертационной работы используются при чтении дисциплин: «горные машины и оборудование для подземных горных работ», «механизация горных работ» для студентов и для магистров по направлению 150400 «технологические машины и оборудование».

Личный вклад автора:

- обоснован новый агрегат сбора и транспортирования железомарганцевых конкреций;

- исследована механико-математическая модель процесса движения придонного добычного агрегата;

- разработаны рациональные режимы работы устройства захвата с полостями разрежения и соответствующие им конструкции исполнительных органов агрегата добычи железомарганцевых конкреций.

Апробация работы. Результаты исследований и основные материалы диссертационной работы обсуждались на 5-ой Межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2007гг.), научной конференции молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г.Санкт-Петербург, 2005, 2006гг.), межкафедральных семинарах ГЭМФ СПГГИ (ТУ) (2005, 2006, 2007гг.). Награждение золотой медалью на престижных выставках в г. Севастополе, г. Нюрнберге, г. Женева, г. Сеул, г. Санкт-Петербург на выставке в ЛенЭкспо и бронзовой медалью в г. Париже за разработку «Устройство для сбора железомарганцевых конкреций на шельфовых месторождениях», так же дипломами в г. Брюссель.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, из них 1 патент, 6 работ опубликованы в журналах рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 151 странице, содержит 61 рисунок, 16 таблиц, список литературы из 112 наименований и 4 приложения.

Во введении дается общая характеристика работы.

В главе 1 приведен анализ современных средств разработки залежей твердых полезных ископаемых морского дна и океана и методики их основных расчетов.

В главе 2 даны результаты математического моделирования процесса работы промежуточного привода и движения придонного агрегата сбора железомарганцевых конкреций.

В главе 3 содержатся результаты лабораторных стендовых исследований процесса взаимодействия устройства захвата с различными образцами.

В главе 4 даны варианты перспективных конструкций устройств и агрегатов ведения добычи железомарганцевых конкреций со дна морей, а также методика определения экономической эффективности их использования.

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.

Автор выражает искреннюю благодарность профессорам СПбГГИ (ТУ) Ветюкову М.М., Маховикову Б.С., Тимофееву И.П., Юнгмейстеру Д.А., доцентам Бойцову Ю.П., Большунову А.В. за консультации и помощь в работе над диссертацией.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Гарантированный захват и удержание железомарганцевых конкреций устройством с полостями разрежения обеспечивается при средней линейной скорости обечайки барабана от 1 м/с до 1,5 м/с и без резкого изменения скорости добычного агрегата барабанного типа, при котором время разгона в пределах от 0 до 1 м/с должно составлять не менее 30 секунд, а изменения амплитуды скорости - не более 50 % от рабочего значения.

Различные компоновки комплекса для добычи железомарганцевых конкреций определяются: мощностью залегания слоя конкреций, глубиной моря и рельефом дна. Для различных комбинаций указанных горно-геологических условий разработаны следующие варианты компоновки добычного комплекса. Первый вариант: придонный агрегат барабанного типа с накопительным бункером, гибкая связь с надводным судном. По мере сбора конкреций необходим периодический подъем придонного барабана на поверхность для разгрузки. Горно-геологические условия характеризуются незначительной глубиной залегания железомарганцевых конкреций. Второй вариант: придонный агрегат в виде барабана с бункером ограниченной вместимости, гибкая связь с надводным судном, транспортирующее устройство периодического действия (рис. 1).

Рис.1. Комплекс для ведения добычи железомарганцевых конкреций:
1 – судно обеспечения; 2 – грузонесущий кабель; 3 – придонный добычной агрегат; 4 - транспортирующая лента; 5 – ковш; 6 – промежуточный привод; 7 – трубный став






Pages:   || 2 |
 

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.