Ту хабаршысы

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

106 

самым вернет систему в исходное положение. При обратном ходе собачка подожмется под действием 

вжимающей  составляющей  со  стороны  тыльной  стороны  храповика  и  мере  попадания  в  межзубное 

пространство  храповика  в  конце  обратного  хода  войдет  в  него  –  храповый  механизм  будет  готов  к 

рабочему ходу. 

Характерные щелчки  будут сигнализировать о работоспособности механизма. 

При конструировании  элементов храпового механизма были учтены параметры существующего 

червячного редуктора: 

-  параметры  храпового  колеса    максимально  приближены  к  параметрам  червячного  колеса,  это 

позволило не менять конструкцию существующего укрытия механизма; 

- в качестве станины храпового толкающей части храпового механизма выступил корпус червяка, 

с  соответствующими      изменениями  крышек,  в  которых  были  размещены  направляющие  штока 

прямоугольного сечения; 

-  максимально  использована  существующая  система  смазки:  пресс-масленки  -  для  смазывания 

направляющих; картерная - для смазывания элементов собачки и контактных поверхностей храпового 

колеса. 

 

Параллельно  рассматривалась  возможность  применения  подобной  конструкции    в  качестве 

приводного  устройства  мокрого  магнитного  сепаратора,  где  используется  достаточно  сложный  в 

кинематическом плане комбинированный ременно-червячный электропривод (рисунок 3). 

 

 

 

Рис. 3. Существующий вариант привода магнитного сепаратора 

 

Конструктивная проработка последнего  приведена на рис. 4. 

 

 

 

Рис. 4. Схема пневмобаллонного привода магнитного сепаратора 

 

Для  проверки  работоспособности    подобного  рода  приводов  в  практику  конструирования 

металлургических  машин  был  разработан  стенд  (рисунок  5),  на  котором  были  исследованы 

конструктивные и технологические параметры пневмобаллонных приводов.  

 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

107

 

 

Рис. 5. Стенд для исследования силовых и ходовых характеристик пневмобаллонного привода 

 

Стенд  представляет  собой  П-образную  раму,  на  одной  из  сторон    которой  закреплена 

пневмоподушка  И-02.  Для  нагнетания  воздуха  в  подушку  использовался  компрессор  TIGER  с 

рабочим  давлением  до  1МПа.  Возвратно-поступательное  движение    подушки  обеспечивали 

электропневматической  схемой  включающей:  магнитный  пускатель,  электропневматический 

золотник, и два конечных выключателя (схема управления представлена на рисунке 6). 

 

 

 

Рис. 6. Схема подключения электропневматического золотника 

 

Стенд позволяет моделировать работу привода с учетом моментов сопротивлений на рабочем 

органе  машины  (барабане  вакуум-фильтра,  барабане  магнитного  сепаратора  и  др.)  при  вращении 

последних  в  технологической  среде,  чаще  всего  в  пульпе.  Для  имитации  сопротивления  вращению 

вместо  храпового  механизма  в  противоток  соосно  толкающему  штоку  оболочки  был  установлен 

пневматический  цилиндр  с  регулируемым  байпасом  (предохранительным  клапаном).  Усилие 

сопротивления  задавалось    расчетным  избыточным  давлением  в  пневмоцилиндре  из  баллона  со 

сжатым  воздухом.  Это  же  давление  возвращало  систему  в  исходное  состояние  при  исследовании 

ходовых  характеристик  (равномерности  рабочего  хода,  числа  ходов  и  др.)  Регулируемый  байпас 

позволил смоделировать сопротивление различных сред. 

 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

108 

 

 

Рис. 7. Установка регулируемого байпаса 

 

Предварительные расчеты  момента сопротивления вращению дискового вала вакуум-фильтра  

показали: 

6

,

3864

1350

4

,

193

2

,

2321

3

2

1

















М

М

М

М

Н·м.≈ 3,9 кН·м. 

 

Для преодоления этого сопротивления необходимо приложить усилие на штоке подушки: 

 







54

,

0

6

,

3864

д

кр

r

M

P

7156,6 Н. 

 

Расчеты по магнитному сепаратору дали следующие результаты: 

 

8

,

469

1







М

М

Н·м. 

 

Соответственно, усилие на штоке подушки составило Р = 3965,2 Н 

Предлагаемый  вариант  пневмобаллонного  привода  с  толкающим    усилием  15,5  кН  (при 

р=0,5МПа)  вполне  может  обеспечить  работоспособность  механизмов.  Но  вызывали  сомнения 

расходные составляющие пневмосхемы. 

Для  обеспечения  п=0,2об/мин  дискового  вала  вакуум-фильтра  пневмобаллон  должен  был 

совершить 3 хода, при емкости подушки 0,064 м

3

. 

Испытания  показали,  что  при  давлении  в  пневмоцилиндре  противохода    2МПа,  что 

соответствовало  усилию  сопротивления  4000Н  и  давлению  0,5  МПа  в  пневмомагистрали  подушки, 

последняя могла совершать до 6 циклов в минуту. 

Для проверки работоспособности питающей системы с встроенным ресивером воспользовались 

уравнением  Бойля-Мариота: 





2

max

Р

P

l

S

V

P

V

Р

V

р

р

р

р

р



















 

 

Система  работоспособна    если  давление  в  ресивере  после  заполнения  оболочки  не  будет 

меньше, чем в системе , т.е. 

max

Р

P

р





 

2

2

max

Sl

V

V

P

Sl

V

P

V

P

р

р

р

р















 

где Р

р 

– давление в ресивере 0,6 МПа; 

      V

р 

– объем ресивера , 2 м

3 

; 

       S – живое сечение магистралей подвода, 0,003 м

2 

- для d=0,01 м; 

       l – длина магистрали от ресивера да оболочек, 2 м; 

      V – объем камеры оболочки, 0,064 м

3

. 

 

058

,

0

2

2

003

,

0

064

,

0

2

5

,

0

2

2

003

,

0

064

,

0

6

,

0

2





















р

P

  МПа. 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

109

Расчеты показали - ресивер и давление в ресивере удовлетворяют условия непрерывной работы 

системы. 

Т.о. предварительные испытания показали работоспособность пневмобаллонного привода как по 

ходовым так и по силовым параметрам. 

В декабре 2013 года были подготовлены материалы и оформлена заявка  на получение патента 

РК. На 4 марта 2014 года заявка принята к рассмотрению.  

 

ЛИТЕРАТУРА 

1. Красников Ю.Д.,Чижиков А.В., Либерман Б.Д., Шафаренко В.Г. Методика расчета параметров горных 

машин с пневмобаллонным приводом.-М.:1989 г. 

2.  Красников  Ю.Д.,Чижиков  А.В.,  Шафаренко  В.Г.,  Бейсенов  Б.С.  Экспериментальные  исследования 

пневмомеханического  силового  модуля  /Теория  и  технология  подъемно-транспортных  машин: 

Сб.научн.трудов/.-КазПТИ им. В.И.Ленина.: 1987 г. 

3.  Иманкулов  А.А.,  Бейсенов  Б.С.,  Елемесов  К.К.  Некоторые  аспекты  применения    силовых  гибких 

оболочек с возвратно-поступательным движением  в приводах металлургических машин / Материалы междуна-

родной научно-практической конференции  «Подготовка инженерных кадров в контексте глобальных вызовов 

XXI века», II том, С 354-358/ 2013 г. 

 

REFERENCES 

1. Krasnikov U. D., Chizhikov A. V., Liberman B.D., Shafarenko V. G. Metodika rascheta parametrov gornih 

mashin s pnevmoballonnim privodom.-M: 1989 g. 

2.  Krasnikov  U.  D.,  Chizhikov  A.  V.,  Shafarenko  V.  G.,  Beysenov  B.S.  Experimentalnie  issledovaniya 

pnevmomehanicheskogo  silovogo  modylya  /Teoriya  i  tehnologiya  podemno-transportnih  mashin:  Sb.  nauchnih 

trudov/.-KazPTI im. V.I. Lenina.:: 1987 g. 

3.  Imankylov  A.A.,  Beysenov  B.S.,  Elemesov K.K. Nekotorie  aspekti  primineniya  silovih gibkih obolochek  s 

vozvratno-postupatelnim  dvijeniem  v  privodah  metallurgicheskih  mashin  /  Materiali  mezhdunarodnoi  nauchno-

prakticheskoi konferencii "Podgotovka inZhenernih kadrov v kontekste globalnih vizovov XXI veka", II tom, S 354-

358/2013 g. 

 

Иманкулов А.А., Бейсенов Б.С., Сарыбаев Е.Е., Ерланұлы Ж. 

Металлургиялық  машиналардың  жұмыс  органдарының  айналмалы  қозғалысы  бар  жетектегі 

қайтарылатын сірілетін қозғалысты иілетін күштік сырт қабықша мүмкіндіктерін зерттеу. 

Түйіндеме.  Мақалада  күш  элементінің  негізінде  қырылдақты  механизм  құрамындаѓы  вакуум-фильтр 

дискті  білігінің  айналу  жетегі  жəне  магнитті  сепаратордың  барабаны  бар  И-02  сериялы  пневматикалық 

баллондардың стендтік сынақтарының нəтижелері талқыланды. 

Негізгі  сөздер:  пневмобаллон,  қырылдақты  механизм,  реттелетін  байпас,  ресивер,  магнитті  қосқыш, 

электропневматикалық  реттығын,  соңғы  ажыратқыш,  вакуум-фильтр,  магнитті  сепаратор,  керікірісті 

пневмоцилиндрі. 

 

Иманкулов А.А., Бейсенов Б.С., Сарыбаев Е.Е., Ерланұлы Ж. 

Исследования возможностей  силовых гибких оболочек с возвратно-поступательным движением  в 

приводах с вращательным движением рабочего органа металлургических машин. 

Резюме. В статье обсуждаются результаты стендовых испытаний пневматических баллонов серии И-02 в 

качестве силового элемента храпового механизма в составе привода вращения дискового вала вакуум-фильтра 

и барабана магнитного сепаратора. 

Ключевые  слова:  пневмобаллон,  храповой  механизм,  регулируемый  байпас,  ресивер,  магнитный 

пускатель,  электропневматический  золотник,    конечный  выключатель,  вакуум-фильтр,  магнитный  сепаратор, 

пневмоцилиндр противохода. 

 

Imankulov A.A. Beysenov B. S., Sarybayev E.E. Erlanyli Zh. 

Researches of opportunities of power flexible covers with back and forth motion in drives with a rotary 

motion of working body of metallurgical cars. 

Summary. In the article results of bench tests of pneumatic cylinders of the I-02 series as a power element of the 

ratchet  mechanism  as  a  part  of  the  drive  of  rotation  of  a  disk  shaft  of  the  vacuum  filter  and  a  drum  of  a  magnetic 

separator are discussed. 

Key words:  pneumocylinder,  ratchet  mechanism,  adjustable  tank,  receiver,  magnetic  actuator,  electric  air 

zolotnik, limit switch, vacuum filter, magnetic separator, anticourse pneumatic cylinder. 

   

 

 

● Технические науки 

 

     

                                               

№5 2014 Вестник КазНТУ  

          

110 

УДК  621.63 

А.П. Кругликов, Л.А. Байназарова, С.А. Юсупова, Б.Ж. Баймуханбетов 

(Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева 

Алматы, Республика Казахстан, bailaz@mail.ru) 

 

РЕЖИМЫ ПРОВЕТРИВАНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ВЕНТИЛЯТОРНЫХ 

УСТАНОВОК ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ 

 

Аннотация.  Сделан  анализ  работы  рудничных  вентиляторных  установок    главного  проветривания. 

Показана необходимость регулирования режимов  проветривания горных выработок.  Приведено обоснование 

оптимизации режимов работы вентиляторных установок средствами электропривода. 

Ключевые слова:  вентиляторы, рудники, угольные шахты, электропривод, режимы работ. 

 

Вентиляторные установки главного проветривания (ВУГИ) являются наиболее ответственными 

электромеханическими комплексами рудников и угольных шахт. От их режимов работы зависят по-

дача свежего воздуха в подземные горные выработки и создание здорового микроклимата в основных 

транспортных выработках, очистных камерах, забоях при проходке подготовительных выработок и в 

выработках, оснащенных электромеханическим подземным оборудованием. 

Главные  вентиляторы  рудников  и  угольных  шахт  являются  наиболее  энергоемкими 

потребителями электрической энергии. Мощность их электропривода достигает до 3000 кВт, Годовой 

расход электроэнергии мощных ВУГИ составляет 10-20 млн. .кВт.ч. 

В  связи  с  изложенным  при  проектировании  и  эксплуатации  ВУГП  решаются,    по  меньшей 

мере, два важных условия. Необходимы оптимальные решения по периодическому и оперативному 

регулированию режимов работы вентиляторов для обеспечения режимов проветривания подземных 

горных  выработок  в  соответствии  с  требованиями  ЕПВ.  Соответственно  режимам  работы 

вентиляторов  обосновывается  оптимальный  электропривод  с  учетом  режима  потребления  из 

энергосети активной и реактивной мощности, качества напряжения питающей сети и экономичности 

энергосистемы. 

Режимы проветривания  угольных шахт 

Необходимое  количество  свежего  воздуха,  подаваемого  в  пахту  посредством  вентиляторных 

установок  главного  проветривания  (ВУГП),  рассчитывается  по  наибольшему  количеству  людей, 

находящихся  на  подземных  работах,  по  углекислоте,  ядовитым  и    взрывоопасным  газам,  газам    от 

взрывных работ. Вредным компонентам выхлопных токсичных газов  от применяемого оборудования 

с  двигателями  внутреннего  сгорания[1,2].  Наибольшее  количество  воздуха  принимается  из 

определенного  расчетом  по  указанным  факторам,  которое  соответствует  нормальному  режиму 

проветривания. Однако режим проветривания подземных горных выработок нельзя рассматривать в 

течении  смены,  и  тем  более  суток  и  рабочей  недели.  Во  время  смены  может  быть  газовыделение 

ядовитых    или  взрывоопасных  газов.  В  междусменный  период    производятся  взрывные  работы.  В 

выходные  дни  основные  технологические  работы  по  добыче    и  проведению  подготовительных 

выработок    ограничены  или  вообще    не  выполняются,  но  производятся  ремонтные  работы  в 

транспортных выработках и профилактический ремонт горных машин и оборудования. На рудниках 

в  выходные  и  праздничные  дни  производятся  массовые  взрывы.  После  них  требуется  длительное 

проветривание для удаления газов от взрывчатых веществ и удаления пыли. 

Таким  образом,  кроме  нормального  режима  проветривания    необходимо  периодическое 

усиленное  проветривание после взрывных работ. 

На время ремонтных работ  потребное количество свежего воздуха  значительно меньше, так 

как  воздухообмен    определяется  только  ограниченным      числом  ремонтных  рабочих.  Такой  режим 

рассматриваться, как пониженный. 

Режимы  проветривания    подземных  горных  выработок  определяется  также  параметрами 

шахтной вентиляционной сети, представляющей  совокупность всех горных выработок, по которым 

перемещается  воздушный  поток.  За  время  эксплуатации  рудника  и  угольной  шахты  периодически 

изменяется глубина  разработки, протяженность квершлагов и штреков, постоянно перемещаются.  

В  координатах  депрессии  -  расход  изображены  графики  вентиляционных  сетей  при 

максимальном (А

ш

.макс.} и минимальном (А

ш

. мин) эквивалентном отверстии (рис.1.1) Необходимый 

расход воздуха для проветривания  подземных горных выработок ~ при нормальном проветривании 

(Q

ш

.н),  пониженном  (Q

ш

.п)  и  усиленном  (Q

ш

.у)  характеризуется  изменением  шахтной  депрессии  в 

● Техникалыќ єылымдар 

 

ЌазЎТУ хабаршысы №5 2014  

 

111

связи  с  изменением  сопротивления  горных  выработок  и  количества  воздуха  в  шахтной 

вентиляционной сети. 

Практически  возможны  четыре  варианта  проветривания  подземных  горных  выработок:  1) 

постоянно только нормальный режим проветривания; 2) нормальное проветривание с периодическим 

усиленным после массовых взрывов на рудниках и с возможными внезапными выбросами метана на 

угольных шахтах; 3} нормальное проветривание с периодическим пониженным на время ремонтных, 

работ  в

 

выходные  дни;  4)  нормальное  проветрив  а        с  периодическим  переходом  на  усиленное  и 

пониженное проветривание. 

Рассмотренные варианты режимов проветривания рудников и угольных шахт обосновываются 

по конкретным данным   горно~геологической характеристики месторождения, технологии подзем-

ных горных работ при проходке подготовительных выработок и очистной отработке месторождения, 

режима работы тахты в течение суток и календарного времени в году. 

 

 

 

Рис.1.  Графическое изображение режимов проветривания шахт: 

Q

ш.н,

 Q

ш.пон.

  Q

ш.ус.

- расход воздуха в вентиляционной сети при нормальном, пониженном и ускоренном  

проветривании шахты; Р

ш.мин, 

Р

ш.н. макс,

 Р

ш.п.мин., 

Р

ш.п.макс,

Р

ш.ус.мин,

Р

ш.ус.макс

 – депрессии шахтной вентиляционной 

сети при рормальном, пониженном и усиленном проветривании  в пределах изменения ее динамического 

сопротивления

 

 

Способы регулирования режимов работы  вентиляторных установок 

Регулирование  напора  и  производительности  шахтных  вентиляторов  может  быть  выполнено 

при  постоянной  скорости  вращения  рабочего  колеса,  т.е.аэродинамическими  способами,  а  также 

путем  изменения  скорости  вращения  рабочих  колес.  При  постоянной  скорости  вращения 

регулирование  шахтных  вентиляторов  может  быть  выполнено  поворотом  лопаток  направляющего 

аппарата  или  за  счет  дросселирования  воздуха  на  всасывающей  или  нагнетательной  стороне.  Оба 

способа  могут применяться без остановки  вентилятора, однако оба способа, особенно второй, имеют 

очень  малый  диапазон  экономичного  регулирования,  Примерный  вид  зависимости  потребляемой 

мощности  электропривода  от  производительности  вентиляторной    установки  показан  на  рисунке  2 

(характеристика  1  -    при  регулировании  дросселированием;    .  характеристика  2  -    при  применении 

регулируемого  привода  ).  Из  рисунка  2  следует,  при  одном  и  том  же  диапазоне  регулирования 

производительности  вентиляторной  установки  привод  потребляет  значительно  меньше 

электроэнергии. 

К  настоящему  времени  разработано  множество  систем  регулируемого  электропривода 

переменного тока: «Асинхронный вентильный каскад»(АВК), электропривод с вентильным двигателем, 

«Транзисторный  преобразователь  чпстоты  -    асинхронный  двигатель  с  короткозамкнутым  ротором» 

(ТПЧ=АД). 

 

жүктеу/скачать 15,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: