Файл: Хныкин В.Ф. Гидровскрышные работы на карьерах горнорудной промышленности.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
ческих |
свойств |
пород, |
формы |
режущих элементов |
и от |
скорости |
|||||
вращения |
фрезы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Б. М. Шкундин |
[24] рекомендует |
определять удельную мощ |
|||||||||
ность |
привода |
в |
зависимости |
от производительности |
фрезы и |
||||||
свойств |
разрабатываемых |
пород. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У д е л ь н а я м о щ н о с т ь |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
привода |
р а з р ы х л и т е л я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(квт) |
на 1 м 8 / ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
производительности |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фрезы |
|
Пески |
рыхлые |
неслежавшиеся |
|
|
0,2—0,3 |
|
|||||
Пески |
слежавшиеся, |
пески |
гравелнстые, |
супеси, |
|
|
|
||||
иловатые пески, лёсс, пески с прослойками плов |
|
|
|
||||||||
или |
суглинков |
|
|
|
|
|
0,35—0,45 |
||||
Суглинки тяжелые |
|
|
|
|
0,45—0,60 |
||||||
Глины |
легкие, |
нежирные |
|
|
|
0,60—0,75 |
|||||
Глины |
плотные |
|
|
|
|
. |
0,75—0,90 |
||||
Скальные мягкие |
породы |
|
|
|
0,90—1,20 |
||||||
Конструкция |
фрезы |
должна |
обеспечивать |
требуемую |
произво- |
||||||
. дптельность при минимальном расходе мощности двигателя .
Располагая ножи |
фрезы |
относительно всасывающего отверстия и |
||||||
оси ее вращения |
под определенным углом, |
можно |
добиться, |
чтобы |
||||
фреза, |
помимо резания |
пород, |
перемещала |
их в зону всасывания . |
||||
Такие |
фрезы |
предназначаются |
дл я разработки |
связных |
пород. |
|||
К ним относятся отвальные и п л у ж н ы е фрезы Калининского |
поли |
|||||||
технического |
института |
и С п б Ц И И И С а . |
|
|
|
|||
§4. СНИЖЕНИЕ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
При гидравлической разработке горных пород детали оборудования гидромеханизации (рабочие колеса и улитки земле сосов, бронедиски, уплотнительные кольца, трубопроводы и т. д.) постоянно находятся в контакте с твердыми частицами горной породы, что приводит к их абразивному износу. Наиболее интен сивно этот процесс наблюдается при разработке абразивных гра- вийно-галечных и песчаных пород.
Интенсивность износа |
гидравлического оборудования |
зависит |
от многих факторов . К |
первой группе можно отнести |
факторы, |
которые характеризуют физико-механические свойства материалов,
находящихся во взаимодействии с породами |
в период абразивного |
|||||
износа. |
Среди них прежде всего необходимо отметить |
твердость |
||||
частиц |
транспортируемой |
породы, |
а т а к ж е |
их |
размеры, |
окатан - |
ность и |
износостойкость |
материала, |
из которого |
изготавливаются |
||
трубопроводы и детали гидравлического оборудования. К о второй группе факторов, характеризующих режим гидротранспортирова ния, а следовательно, механизм взаимодействия частиц породы с поверхностью деталей гидравлического оборудования и процесс гидроабразивного износа, следует отнести скорость транспортиро вания пульпы, ее консистенцию, угол встречи частиц с позерх-
ностью деталей гидравлического оборудования, явления |
кавита |
ции, происходящие при определенных условиях в землесосах. |
|
Степень окатанности характеризует, насколько сглажены |
острые |
ребра и вершины частиц транспортируемой породы. Высшим пре
делом |
окатанности |
является ш а р о о б р а з н а я форма. |
Обычно сте |
пень |
окатанности |
частиц оценивают на глаз. Д л я |
определения |
твердости транспортируемых частиц удобнее всего пользоваться шкалой Мооса.
В табл . 23 приведено распределение пород по степени абразнвности в зависимости от окатанности и твердости их частиц.
о тізедняячастіїстьМоокале
4
5
6
7
Пески среднезерннстые с частицами
|
хорошо окатан ными |
та 2 |
К |
S х |
о> л |
|
|
81 |
СО |
|
* 5 |
|
|
£ н |
О £ |
|
X Я |
|
0,25 |
0,5 |
0,75 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
0,75 |
1,0 |
1,5 |
1,00 |
1,5 |
2,0 |
Пески крупнозернистые с частицами
S i |
2 1 |
га |
|
н |
|||
ага~ |
0 3 |
I s |
|
о н ? |
|||
s § « |
1 |
1 |
в 1 |
S ь |
|||
|
п |
1 |
|
0,5 |
0,75 |
1,0 |
|
0,75 |
1,0 |
|
1,5 |
1,0 |
1,5 |
|
2,0 |
1,26 |
2,0 |
|
3,0 |
Т а б л и ц а |
23 |
|||
Песчано-гравнмная |
смесь |
|||
|
с частицами |
|
|
|
|
! |
|
|
X |
|
|
хорошо окатан ными |
і |
5 |
|
|
ей |
|
|||
й 3 |
|
|||
а |
= |
5 s |
||
|
і |
= |
н |
|
|
S н |
о | |
Я |
|
|
|
|
К |
|
0,75 |
1,0 |
1,5 |
||
1,0 |
1,5 |
2,0 |
||
1,25 |
2,0 |
3,0 |
||
1,5 |
3,0 |
5,0 |
||
В результате абразивного взаимодействия частиц породы и деталей гидравлического оборудования трущиеся поверхности постепенно истираются. Характер взаимодействия частиц породы с изнашиваемыми поверхностями землесосов зависит от грануло метрического состава транспортируемой породы. При перекачке
песка в первую |
очередь износу подвергаются бронедиски, выход |
|||
ные кромки лопаток рабочих колес, |
а при |
перекачке |
гравийных |
|
пород — входные |
кромки лопаток рабочих колес, узел |
уплотнения |
||
на всасывающей |
стороне и улитка |
(корпус) |
землесоса. Износо |
|
стойкость металла зависит от его прочности, твердости и вязкости, причем способность металла выдерживать ударные нагрузки при изготовлении деталей землесосов и их эксплуатации является важнейшей его характеристикой. В землесосе относительное пере мещение его деталей и перекачиваемой породы происходит с боль шой скоростью. Это является причиной больших ударных нагрузок, поэтому при изготовлении землесосов необходимо применять стали повышенной ударной вязкости или специальные покрытия, обла д а ю щ и е такими ж е свойствами.
•Под интенсивностью изнашивания принято понимать потерю некоторого количества материала с единицы площади изнашивае мой поверхности в единицу времени. Процесс абразивного износа иногда характеризуется потерей веса отдельных деталей гидрав - . лического оборудования, отнесенной к определенному объему
транспортируемой породы. Наблюдения за работой гидроустано
вок, выполненные на различных предприятиях треста |
Гидромеха |
низация Министерства энергетики и электрификации |
С С С Р , по |
казали, что общий износ деталей землесосов при гидротранспор-
тированни |
гравийных пород |
на |
карьерах |
составляет |
I |
т металла |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
на |
50 ООО м 3 |
породы, |
а |
|
при |
гидротранс |
|||||||||
Ж SO |
|
|
|
|
|
портировании |
песчаных |
|
п о р о д — I |
т |
ме |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
талла |
на |
200 000 |
м 3 породы. |
Наибольше |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
му |
износу |
подвергаются |
рабочие |
|
колеса |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
и |
корпуса |
землесосов. |
П о |
данным |
экс |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
периментальных исследований, износ ра |
|||||||||||||||
|
SO 120 180 2W 300 |
бочего |
колеса |
составляет |
I |
кг |
металла |
||||||||||||||
|
на |
180 |
м 3 |
гравийных пород, а износ кор |
|||||||||||||||||
Время чистой работы, ч |
пуса землесоса — I кг |
металла на |
75 м 3 |
||||||||||||||||||
Рис. |
38. |
Изменение |
коэф |
породы. |
При |
|
гидротранспортировании |
||||||||||||||
песчаных |
пород |
интенсивность износа де |
|||||||||||||||||||
фициента |
полезного |
дейст |
талей |
землесоса |
|
несколько |
снижается, |
||||||||||||||
вия землесоса 500-60 в за |
|
||||||||||||||||||||
составляя |
дл я |
корпуса |
|
землесоса |
I |
кг |
|||||||||||||||
висимости |
от |
продолжи |
|
||||||||||||||||||
тельности его работы в пес |
металла |
на |
320 |
м 3 |
транспортируемого |
||||||||||||||||
|
чаных |
породах |
материала . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Происходящее |
при |
абразивном |
изно |
|||||||||||
се изменение геометрических - размеров деталей |
землесоса |
|
приво |
||||||||||||||||||
дит к изменению его рабочих параметров, снижению |
расчетного |
||||||||||||||||||||
напора |
и производительности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
На |
рис. 38 |
приведены |
результаты |
исследования |
снижения |
||||||||||||||||
к. п. д. землесоса |
500-60 |
в зависимости от продолжительности ра |
|||||||||||||||||||
боты при |
гидротранспортировании |
|
песчаных |
пород. |
И з |
рис. |
38 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
видно, |
что |
через |
120 |
ч |
чистой |
работы |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
землесоса |
его к. п. д. снизился примерно |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
на |
8%, |
а |
через |
180 ч — на |
15%. |
Н а б л ю |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
дения за работой землесоса 500-60 пока |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
зали, что |
через |
|
280 |
ч |
|
чистой |
работы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
износ рабочего колеса достиг значитель |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ной величины, поскольку |
вес |
его |
|
умень- |
|||||||||||
0 |
20 |
W |
ВО 80 100 шился |
на 25—30%. Это привело в конеч- |
|||||||||||||||||
|
по~ьем породы, тыс. мг |
Н о м счете |
к |
снижению |
к. п. д. землесоса |
||||||||||||||||
Рис. |
39. |
Изменение |
к. п. д. |
на |
30% от первоначальной |
величины. |
|
||||||||||||||
|
Н а |
рис. 39 показана |
зависимость |
из |
|||||||||||||||||
землесоса |
12Р-7 |
в |
зависи |
|
|||||||||||||||||
мости |
от |
объема |
перерабо |
менения к. п. д. землесоса |
12Р-7 от объ |
||||||||||||||||
|
танной |
породы |
ема переработанных |
гравийно-песчаных |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
пород. К а к |
видно из |
этого |
графика, |
по |
|||||||||||
строенного |
по |
данным |
экспериментальных |
исследований |
[ 2 5 j , |
||||||||||||||||
после того |
как через землесос было |
пропущено |
100 тыс. м 3 |
породы, |
|||||||||||||||||
его к. п. д. вследствие абразивного износа снизился примерно на
30%. В .результате износа отдельных, деталей землесоса |
произво |
||
дительность |
по пульпе, напор и консистенция снизились |
на |
50%, |
. а удельный |
расход электроэнергии возрос более чем в |
2 |
раза . |
В процессе эксплуатации землесоса 2 Р - П в результате |
посте- |
||
пенного износа отдельных его деталей снижается его напорная характеристика (рис. 40) [26]. Относительное уменьшение произ водительности землесоса по пульпе вследствие износа его детален
при перекачке |
гравийных пород |
со |
средней консистенцией |
пульпы |
|||||||||||||
14% |
составляет |
примерно 20%, а при более |
|
неблагоприятных |
|||||||||||||
условиях — 40%. |
Ухудшение |
расходной |
характеристики |
землесоса |
|||||||||||||
из-за износа его |
деталей приводит к снижению производитель |
||||||||||||||||
ности гидроустановки по поро- |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
де на 20—40% уже после про |
Sod. ст. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
пуска |
30 |
тыс. |
м 3 |
гравелистых |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
пород. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Специальные |
наблюдения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
за износом |
деталей |
землесосов |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
20Р-11 позволили |
|
установить |
|
|
|
|
|
125 |
150 T,v |
||||||||
сроки |
службы |
каждой |
детали |
|
|
|
|
|
|||||||||
в зависимости |
от физико-меха |
Рис. 40. |
Изменение |
напора |
землесоса |
||||||||||||
нических |
свойств |
и |
количества |
||||||||||||||
20Р-1ІМ в зависимости от продолжитель |
|||||||||||||||||
породы, |
пропущенной |
землесо |
|||||||||||||||
|
|
ности его работы |
|
|
|||||||||||||
сом, |
и |
от |
других |
|
факторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Д а н н ы е |
об |
износе |
деталей |
землесосов, |
изготовленных |
из |
сталь |
||||||||||
ного литья, |
приведены |
в табл . |
24. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 24 |
|||
|
|
|
|
|
|
О б ъ е м |
породы (тыс . м 3 ) , перекачиваемой |
до полного износа |
|||||||||
Л б р а з я в н о с т ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
у п л о т н и т е л ь - |
броневого диска |
к р ы ш к и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
породы |
|
|
к о р п у с а |
|
рабочего' |
ко |
ного и |
уста |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
землесоса |
|
леса |
|
новочного |
п е р е д н е й |
|
заднеіі |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
колец. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0,25 |
|
|
|
300 |
|
|
120 |
|
120 |
|
180 |
|
300 |
||||
0,50 |
|
|
|
150 |
|
|
|
60 |
|
60 |
|
90 |
|
150 |
|||
0,75 |
|
|
|
100 |
|
|
|
40 |
|
40 |
|
60 |
|
100 |
|||
|
1,00 |
|
|
|
75 |
|
|
|
30 |
|
30 |
|
45 |
|
75 |
||
1,25 |
|
|
|
60 |
|
|
|
25 |
|
25 |
|
36 |
|
60 |
|||
1,50 |
|
|
|
50 |
|
|
|
20 |
|
20 |
|
30 |
|
50 |
|||
2,00 |
|
|
|
38 |
|
|
|
15 |
|
15 |
|
23 |
|
38 |
|||
3,00 |
|
|
|
26 |
|
|
|
11 |
|
11 |
|
15 |
|
26 |
|||
5.00 |
|
|
|
15 |
|
|
|
6 |
|
|
6 |
|
9 |
|
15 |
||
Интересные данные были получены при наблюдениях за изно сом землесосов 20Р-11, которые были проведены на одном из
карьеров |
К М А в течение трех сезонов. Н а б л ю д е н и я м и |
установ |
лено, что |
на гидровскрышных р а з р а б о т к а х приходится |
выполнять |
большой объем работ по замене изношенных деталей землесосов.
Так, число изношенных корпусов землесосов, потребовавших |
пол |
|
ной замены, |
в первый сезон составило 44, во второй — 43, в |
тре |
тий — 57, а |
число изношенных колес — соответственно 52, 57 |
и 80. |
Объем породы, пропущенной одним корпусом землесоса (улит-, кой), в первый сезон составил 28, во второй — 46,3, в третий —
42,2 |
тыс. |
м3 , а одним рабочим колесом — соответственно 23,7; 35 |
и 30 |
тыс. |
м3 . |
Смена и восстановление изношенных деталей являются длитель ными и трудоемкими операциями. Это приводит к большим затра там рабочей силы, простоям оборудования и снижению коэффи циента использования рабочего времени гидроустановок. Поэтому снижение интенсивности износа деталей землесосов имеет большое
практическое |
значение. |
|
К |
мероприятиям по снижению интенсивности износа различ |
|
ных |
деталей |
гидравлического оборудования относятся повышение |
износостойкости материалов, из которых изготовляются детали; снижение скоростей движения пульпы в проточных каналах зем лесосов за счет снижения скорости вращения рабочего колеса и напора в одном агрегате, увеличения проходных сечений канала землесоса; выбор таких режимов транспортирования гидросмесей, при которых обеспечивается минимальный износ оборудования.
Существенным недостатком большинства 'выпускаемых в на стоящее время землесосов является то, что д л я изготовления их деталей используются низколегированные стали (25Л, 35Л, 5 5 Л ) , имеющие малое сопротивление абразивному изнашиванию . Опыт эксплуатации землесосов 20Р-11 на гидровскрышных работах треста Гидромеханизация Министерства энергетики и электрифи
кации |
С С С Р при |
гпдротранспортировании гравийно-песчаных |
по |
|||||||||||||||||
род с |
содержанием |
|
гравия |
до |
80% |
показал, |
что |
рабочие |
колеса |
|||||||||||
этих |
землесосов |
из |
стали |
35Л |
в среднем работают лишь около |
|||||||||||||||
80 |
ч, |
а затем выходят из строя. |
Таким |
образом, |
в |
течение |
месяца |
|||||||||||||
на |
гидроустановке |
приходится |
|
менять |
|
рабочее |
колесо |
четыре- |
||||||||||||
пять |
раз. Д л я |
увеличения |
срока службы |
рабочих |
колес |
землесо |
||||||||||||||
сов 20Р-11 были проведены испытания новых конструкций с утол |
||||||||||||||||||||
щенными |
лопатками, |
а т а к ж е |
|
со вставными лопатками, изготов |
||||||||||||||||
ляемыми из стали Г-13Л и из спецстали |
4 0 Х Г С Н Л . |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Рабочие колеса |
землесосов |
|
20Р-11 |
с |
утолщенными |
лопатками |
|||||||||||||
оказались |
примерно |
в |
2—2,5 |
раза |
более |
износостойкими |
по |
|||||||||||||
сравнению с обычными конструкциями рабочих колес. |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Применение |
рабочих |
колес, |
диски |
которых |
были |
изготовлены |
|||||||||||||
из |
стали |
45Л, |
а |
вставные |
лопатки |
из |
более |
прочной |
стали — |
|||||||||||
Г-13Л, позволило |
|
получить |
примерно |
такие |
ж е |
результаты, |
что |
|||||||||||||
и при |
опытах с утолщенными |
лопатками . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Более |
высокие |
показатели |
были |
достигнуты |
при |
испытании |
|||||||||||||
рабочего |
колеса, |
изготовленного из |
спецстали |
4 0 Х Г С Н Л . |
Это |
ко |
||||||||||||||
лесо при гидротранспортировании гравийно-песчаной пульпы ра
ботало без замены |
336 ч и пропустило |
58 тыс. м 3 |
породы. |
|
|||||||
Всесоюзным |
научно-исследовательским |
институтом |
нерудной |
||||||||
промышленности |
( В Н И И Н е р у д ) |
было |
предложено |
для |
изготов |
||||||
ления рабочих |
колес |
землесосов |
применять |
марганцовистую сталь |
|||||||
с добавкой хрома |
Г13Х2Л, которая |
характеризуется |
повышенной |
||||||||
износостойкостью |
и |
надежностью |
работы |
деталей |
землесоса |
при |
|||||
ударных нагрузках. |
Рабочее колесо |
землесоса диаметром |
1250 |
мм |
|||||||
