Вы здесь

Розробка технології боротьби з пилом при перевезені гірничої маси залізничним транспортом

Автор: 
Кошик Юрій Йосипович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
0403U004367
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПЫЛИ ПРИ ПРОСЫПИ ГОРНОЙ МАССЫ ЧЕРЕЗ ЩЕЛИ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
2.1. Общая характеристика потерь горной массы при перевозке железнодорожным транспортом

Оценку потерь горной массы определяют путем взвешивания каждого груженого полувагона в начальной и конечной станциях. Среднестатистическая величина потерь представляет собой алгебраическую сумму недостающих масс груза во всех полувагонах железнодорожного состава. Точность определения потерь зависит от точности взвешивания и точности тарировки весов, расположенных на больших расстояниях друг от друга.
Среднестатистическая оценка позволяет определять влияние некоторых факторов на потери горной массы и других сыпучих грузов (скорость движения поезда, скорость ветра, техническое состояние вагонов и др.). Структура потерь угля в каждом вагоне на различные расстояния показана на рис. 2.1 [16]. Графики свидетельствуют о неравномерных потерях угля в вагонах, которые носят случайный характер.
На рис. 1.3 показана зависимость потерь угля от расстояния. В работе отмечается, что в начале пути большую роль в потерях играют просыпи, а с ростом дальности перевозок увеличивается влияние фактора выдувания угля.
Анализ литературных источников показал, что основные потери груза происходят через щели и неплотности в полувагоне. В думпкарах, используемых, в основном, для перевозки горной массы по территории предприятия, просыпи происходят через щели между бортами и дном кузова, а также при сползании сыпучих горных пород с конусов при неравномерной загрузке думпкаров экскаватором. Конуса горной массы, в ряде случаев, граничат с верхней кромкой бортов думпкара, и она при вибрации, возникающей при движении, сползает вниз, вызывая просыпи. Наибольшее количество просыпей наблюдается в начальный период движения думпкаров, в дальнейшем они уменьшаются.

Рис. 2.1. Структура потерь угля в полувагонах
а) дальность перевозки угля - 500, 600 и 1000 км, зимой, влажность угля 7 %;
б) дальность перевозки угля - 1500, 2100 и 2200 км, летом, влажность угля 9 %;
в) дальность перевозки угля - 2200 км, зимой, влажность угля 7 %;
г) дальность перевозки угля - 2200 км, летом, влажность угля 9 %;
1, 2, .... 13 - номера составов.
Аналогичные явления наблюдаются и при перевозке угля в железнодорожных вагонах, загруженных доверху.
При загрузке железнодорожных полувагонов аглорудой или железорудным концентратом, имеющих плотность около 3,0?103 кг/м3, высота груза не превышает половины высоты вагона, т.е. просыпи при сползании горной массы с конуса отсутствуют.
2.2. Исследование механизма просыпи горной массы в транспортных машинах

При дисперсном составе перевозимой железной руды от 0 до 150 мм с учетом продольных ускорений, возникающих во время движения нагруженного полувагона, образование сводов маловероятно, т.к. они будут все время разрушаться. Поэтому для данных исследований теория сводообразования неприемлема, и для математического описания процесса просыпи более достоверна гипотеза порционного истечения.
При загрузке руды в полувагоны она начинает просыпаться через щели. Вначале просыпаются через щели все куски, размер которых меньше размера щели. Куски руды с большими размерами задерживаются. Щели со временем уменьшаются в размере и, в конечном итоге, закрываются. При движении вагона с ускорением или замедлением груз смещается, и щели приоткрываются. Куски руды, перекрывающие щели, выполняют роль клапана. Большие куски руды истираются и дополнительно образуется мелкая пыль.
Количество просыпавшейся руды можно считать случайной величиной. Это позволяет применить методы математической статистики для выявления основных факторов, влияющих на процессы просыпи, и вывести эмпирическую формулу, выражающую зависимость просыпей от этих факторов.
Изучим влияние изменения площади щели на количество просыпи руды. Японский ученый Риого Кубо [63], рассматривая перемешивание шаров разных размеров, нашел, что в первом приближении изменение площади щели (Wo) с течением времени (t) можно описать уравнением:

W (t) = Wo e-at, (2.1)
где a - некоторая постоянная, которая зависит от природы просыпающихся частиц, с-1.
В нашем случае a зависит от природы насыпной руды и ее влажности, т.е.:
a = f (b, j), (2.2)где b - величина, которая определяет кусковатость руды;
j - влажность руды, %.
Исследуем по формуле (2.1), как влияет величина a на процесс перекрывания щели. Положим a = 0,0002?с-1 и a = 0,002?с-1 [64].
Таблица 2.1
Зависимость площади щели от постоянной a и времени движения груженого рудой полувагона при Wo=0,008 м2
t, cW, м2a = 0,0002?с-1a=0,002?с-1600,00790,000711200,00780,00063900,00740,000418000,00560,000036000,0039360000,0
Из табл. 2.1 видим, что увеличение параметра a на порядок уменьшает площадь щели (быстроту ее изменения тоже) примерно на порядок.
Зависимость W=f (a, t) графически показана на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Зависимость площади щели (W) от времени (t) при ? = 0,002 • с -1 и ? = 0,0002 • с -1
Следуя [63], в дальнейших расчетах принимаем a=2,0?10-4?с-1.
"Истечение" частиц (пыли горной массы через щель) в грубом приближении будем рассматривать как истечение некоторой жидкости и для массы вытекающих частиц запишем [66]:
dm = r?V W (t) dt, (2.3)где ? - плотность горной массы, кг/м3;
V - скорость истечения частиц, м/с.
с учетом (2.1) из (2.3) имеем:

dm = r?V Woe-at dt. (2.4)
Проинтегрируем равенство (2.4):
m = m1 + ??V W0 (2.5)
здесь m - масса высыпавшихся частиц за время от t1 до t, кг;
m1 - масса частиц, которые высыпаются из щели за промежуток времени
0 - t1, кг.
Соотношение (2.5) становится особенно простым, когд