принимают значительно большей скорости трогания. Наимень­ шая скорость среды, при которой еще не происходит осажде­ ния частиц транспортируемого груза, называют критической и1ф. При критической скорости имеют место минимальные затраты энергии на транспортирование, однако режим работы уста­ новки при этом весьма неустойчив, так как малейшее сни­ жение скорости потока или увеличение содержания груза в транспортируемой смеси приведет к интенсивному осаждению материала и закупориванию трубопровода. Поэтому при рас­ четах скорость потока рабочей среды принимают несколько выше критической.

Для напорного гидротранспорта, например, расчетную ско­ рость v принимают: (1,1-Ы,2)иКр.

9.3. Силы сопротивления движению гидро- и аэросмесей и способы их снижения

Величина сил сопротивления движению гидро- и аэросмесей при гидро- и пневмотранспорте зависит в основном от шерохо­ ватости внутренних поверхностей грузонесущих элементов, на­ личия криволинейных участков и площади поперечного сече­ ния их.

Предположим, что гидросмесь (пульпа) при самотечном транспорте стекает по наклонной трубе диаметром D (м) и дли­ ной I (м). Напор в нижней точке трубы равен столбу пульпы высотой h (м). Благодаря естественному напору происходит пе­ ремещение гидросмеси со скоростью v (м/с) и преодолеваются сопротивления по длине трубопровода. Напор hTP, расходуемый на преодоление сопротивлений, можно определить по известной из гидравлики формуле

где Хп— коэффициент, характеризующий шероховатость стенок трубы, который может быть определен по эмпирической фор­ муле

К = (о ,03 + ^ Yn, (9.7)

ный расход соответственно воды и твердого материала, м3/ч. Так как hTP=h, формулу (9.6) можно преобразовать следую­ щим образом:

поперечного сечения потока к смоченному периметру, при за­ полнении всего сечения трубы гидросмесью получим

Rr = я DV4 я D = DI4,

откуда D = 4/?r. Подставляя это значение Z) в формулу (9.8) и решая уравнение относительно V, получим известную формулу Шези:

(9.9)

'П

где c = V8gAn.

Подставив в формулу (9.9) вместо v значение относительной скорости v0, можно определить минимальный уклон, при кото­ ром теоретически частица груза должна смываться потоком. Пользуясь этой же формулой, можно определить потери напора из-за шероховатости стенок трубы. При этом, используя фор­ мулы (9.6) и (9.9), находим

где io — удельные потери напора, отнесенные к 1 м длины трубы.

Потери напора из-за местных сопротивлений на криволи­ нейных участках, в задвижках и др. принимают по формуле

где | — коэффициент местных гидравлических сопротивлений, принимаемый на основании опытных данных. При пневмотран­ спорте потери напора от углов отклонения трубопровода при­ нято выражать в метрах эквивалентной длины горизонтального трубопровода, получая для каждого участка приведенную длину.

Для уменьшения сил сопротивления движению гидросмеси иногда прибегают к футеровке трубопроводов резиной или дру­ гими антифрикционными материалами, а также к увеличению их диаметра, уменьшению числа криволинейных участков и дру­ гим мерам, о чем будет сказано подробнее в соответствующих разделах учебника.

Г л а в а 10

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ СИЛЫ ТЯГИ МАГНИТНЫМ СПОСОБОМ

10.1.Общие сведения о магнитном транспорте

иклассификация средств магнитного транспорта

Магнитным транспортом называют процесс перемещения грузов

сиспользованием магнитных полей для создания силы тяги или

ееусиления, а также для уменьшения сил сопротивления дви-

женйю йлй увеличения возможного угла Наклона транспортной установки или транспортных путей.

При этом могут быть использованы как стационарные маг­ нитные поля, создаваемые постоянными или электрическими магнитами, так и бегущие — создаваемые линейными индукци­ онными двигателями (ЛИД) или системой соленоидов, включе­ ние и отключение которых от источника тока производится по определенной программе.

При передаче силы тяги с помощью магнитных полей по­ следние могут воздействовать либо непосредственно на груз, либо на грузонесущие или тяговые элементы транспортной ус­ тановки. Первым способом можно транспортировать только ферромагнитные грузы (железную руду, агломерат и др.) и не­ ферромагнитные токопроводящие грузы (уголь, графит, нике­ левая и медная руда, кокс и др.), вторым — любые грузы, в том числе и неферромагнитные нетокопроводящие (нерудные иско­ паемые и др.).

В настоящее время известно много различных средств маг­ нитного транспорта, которые по способу передачи силы тяги можно разделить на следующие четыре группы:

установки, в которых сила тяги передается грузонесущим или тяговым элементам магнитофрикционным способом;

установки, в которых сила тяги передается ферромагнитным или неферромагнитным, но токопроводящим грузонесущим или тяговым элементам «бегущим» электромагнитным полем, созда­ ваемым ЛИД;

установки, в которых сила тяги передается непосредственно грузу, обладающему ферромагнитными свойствами «бегущим» электромагнитным полем, создаваемым системой соленоидов; установки, в которых магнитное поле используется для по­ вышения эффективности работы существующих средств тран­

спорта.

На рис. 10.1 показаны возможные схемы установок магнит­ ного транспорта, в разработке которых принимали участие мно­ гие организации, в том числе Донецкий, Кузбасский и Ураль­ ский политехнические институты, ДонУГИ, ИГД Минчермета

СССР и др.

Работа по совершенствованию существующих и созданию новых средств магнитного транспорта продолжается как в Со­ ветском Союзе, так и за рубежом.

На рис. 10.1, а приведена схема пластинчатого конвейера с магнитофрикционным промежуточным приводом, состоящим из замкнутого цепного тягового элемента 1 с укрепленными на нем постоянными или электрическими магнитами 2, создаю­ щими дополнительную силу прижатия ферромагнитного грузонесущего полотна 3 к тяговому элементу привода, чем и дости­ гается увеличение реализуемой силы тяги.

На этом же принципе основана работа изображенного на рис. 10.1, б ленточного конвейера со специальной ферромагнит-

Рис. 10.1. Возможные схемы установки магнитного транспорта

ной грузонесущей лентой 1, которая притягивается расположен­ ной под ней магнитной лентой 2 промежуточного привода. Фер­ ромагнитную ленту изготавливают, как и обычную, но в запол­ нитель ленты добавляют в определенной пропорции ферромаг­ нитный порошок. Магнитная лента промежуточного привода изготавливается из так называемого магнитоэласта, или «гиб­ кого магнита», обладающего не только высокими энергетиче­ скими показателями, но и соответствующими физико-механиче­ скими характеристиками.

На рис. 10.1, в показана схема локомотива с дополнитель­ ным магнитофрикционным приводом 1, взаимодействующим с третьим рельсом 2, уложенным в середине колеи.

На рис. 10.1, г изображен ленточный конвейер с приводом от ЛИД и с токопроводящей грузонесущей лентой 1, содержа­ щей в своей конструкции медную сетку или другие токопрово­ дящие материалы, в которых наводится э.д.с. индуктором 2, за­ крепленным на раме конвейера.

Врезультате взаимодействия наведенной в ленте э.д.с. с «бе­ гущим» магнитным полем индуктора, лента с грузом, являясь ротором ЛИД, приходит в движение.

Вмонорельсовом локомотиве с приводом от ЛИД (рис. 10.1, д) ротором является неподвижный монорельс 1, в котором на­ водится вторичное магнитное поле индуктором 2, закреплен­

ным на локомотиве. В результате взаимодействия первичного и наведенного магнитных полей индуктор, а вместе с ним и ло­ комотив перемещаются вдоль монорельса.

На рис. 10.1, е приведено поперечное сечение индукционного промежуточного привода конвейерного поезда, состоящего из отдельных секций 1, соединенных между собой шарнирно и пе­ ремещающихся на ходовых колесах 2 по направляющим 3 под действием «бегущего» магнитного поля, создаваемого стато­ рами 4, установленными между направляющими и закреплен­ ными на раме 5. Ротором является специальный выступающий элемент 6, укрепленный на секциях поезда. Длина поезда при­ нимается несколько больше расстояния между соседними при­ водами, с тем чтобы секции все время находились под воздей­ ствием электромагнитных приводов.

На рис. 10.1, ж изображена схема конвейера, состоящего из соленоидов 1, желоба 2, размещенного внутри соленоидов, ко­ торые создают «бегущее» магнитное поле, увлекающее за собой ферромагнитный груз, размещенный в желобе.

Непосредственное воздействие магнитного поля на ферро­ магнитные грузы и грузонесущие элементы установки может быть использовано также с целью повышения эффективности работы существующих средств транспорта. Например, при транспортировании ферромагнитных грузов под действием силы веса по желобам 1 (рис. 10.1, з) постоянные магниты 2, уста­ новленные над ними, будут частично взвешивать частицы груза и тем самым уменьшать коэффициент сопротивления движе­ нию груза по желобам.

Размещение под грузовой ветвью 1 (рис. 10.1, и) обычного ленточного конвейера постоянных магнитов 2 позволяет значи­ тельно повысить допустимый угол наклона р конвейера при транспортировании им ферромагнитных грузов за счет допол­ нительного прижатия частиц груза к ленте магнитными силами.

Воздействие магнитного поля на грузонесущие элементы транспортной установки может быть использовано для сниже­ ния сопротивления движению. В последние годы в Советском Союзе и за рубежом проводятся работы по созданию поездов с магнитным подвешиванием, в которых отсутствуют ходовые колеса. Опытные образцы таких поездов уже созданы и прошли стендовые испытания. Созданы также ленточные конвейеры с магнитной лентой, грузовая ветвь которых удерживается си­ стемой магнитов, размещенных под ней, на некотором расстоя­ нии от опор за счет сил магнитного отталкивания, что позво­ ляет значительно увеличить тяговую способность обычных бара­