банных приводов, а также создать промежуточные приводы, обеспечивающие работу конвейера на сложных трассах.

Ведутся работы и по другим направлениям применения маг­ нитных сил на транспорте. Однако большинство известных ус­ тановок магнитного транспорта еще не вышли из стадии опыт­ ной проверки и поэтому на шахтах не применяются.

10.2. Основы теории магнитного транспорта

Процесс транспортирования грузов с использованием магнит­ ных сил зависит от вида магнитного поля и способа его реали­ зации.

Рассмотрим три возможных способа реализации магнитных сил: магнитофрикционный, электромагнитный при использова­ нии ЛИД и электромагнитный при использовании соленоидов.

Магнитофрикционный способ заключается в том, что рабо­ чий элемент привода транспортной установки, оборудованный постоянными или электрическими магнитами (см. рис. 10.1, а—в), создает дополнительную силу прижатия контактирующих с ним грузонесущих или тяговых элементов установки, благо­ даря чему силы сцепления между ними и, следовательно, воз­ можная сила тяги привода увеличиваются.

Уравнение движения в этом случае имеет вид

где F — сила тяги, Н; f — коэффициент сцепления рабочего эле­ мента привода с тяговым или грузонесущим элементом транс­ портной установки; g — удельная магнитная сила, МПа; Q — площадь активной поверхности магнитов на рабочей части при­ вода, м2; q и qT— масса соответственно груза и элементов транспортной установки, перемещающихся с ним, приходящаяся на 1 м длины установки, кг/м; /м— длина рабочей поверхности привода, м; g — ускорение свободного падения, м/с2; р — угол наклона установки, град; Wc— суммарная сила сопротивления движению, Н.

Из формулы (10.1) следует:

f (я + Ят) 8 cos Р

Формулами (10.2) и (10.3) пользуются при определении ра­ бочих параметров магнитофрикционных приводов. Если потреб­ ная длина привода окажется слишком большой, то выполняют расчет, исходя из прочности тягового элемента привода на раз­ рыв или величины рациональной мощности его двигателей, после чего определяют необходимое число промежуточных при­ водов.

В ряде случаев число промежуточных приводов устанавли­ вается не по прочности их тяговых элементов или мощности двигателей, а исходя из условий эксплуатации. Тогда опреде­ ляют вначале силы сопротивления движению на участках между приводами, а затем, пользуясь формулами (10.2) или (10.3), основные параметры приводов.

Величина удельной магнитной силы для разных магнитов и ферромагнитных свойств контактирующих с ними элементов транспортной установки колеблется в широких пределах— от 0,2 • 106 до 3 • 106 Н/м2 и даже более.

Электромагнитный способ при использовании ЛИД заклю­ чается в том, что сила тяги передается тяговому или непосред­ ственно грузонесущему элементу транспортной установки бес­ контактно за счет взаимодействия вторичных токов, наведен­ ных в нем, с первичным магнитным полем индуктора ЛИД. Индукторы бывают односторонними (см. рис. 10.1, д) и дву­ сторонними (см. рис. 10.1, е).

Двусторонние индукторы по сравнению с односторонними обладают лучшими энергетическими параметрами, однако имеют более сложную конструкцию. Роторы ЛИД бывают трех типов: сплошные токопроводящие неферромагнитиыс, токопро­ водящие неферромагнитные типа «беличьей клетки» и ферро­ магнитные с токопроводящими стержнями.

Наибольшее распространение получили ЛИД с односторон­ ними индукторами и с ферромагнитными роторами, замыкаю­ щими магнитные потоки, чем достигается улучшение энергети­ ческих показателей привода.

Недостатком всех ЛИД является низкий по сравнению с асинхронными двигателями к.п.д. и коэффициент мощности, которые несколько улучшаются с увеличением скорости движе­ ния грузонесущих элементов транспортной установки. Поэтому перспективнее использовать ЛИД для привода более быстро­ ходных транспортных машин.

Сила тяги, развиваемая приводом с ЛИД, существенно за­ висит от величины воздушного зазора между индуктором и ро­ тором, уменьшаясь с его увеличением. Величина воздушного за­ зора в существующих установках с ЛИД колеблется от 10 до 50 мм. Вследствие возможных в процессе эксплуатации колеба­ ний величины зазора расчетная величина силы тяги ЛИД дол­ жна приниматься с достаточным запасом.

Приводы с ЛИД позволяют осуществлять торможение тран­ спортных установок. Наиболее простым способом торможения является противовключение ЛИД.

Как показывают исследования, эффективная сила торможе­ ния ЛИД при одинаковой скорости движения примерно в 1,2— 1,3 раза больше силы тяги. При увеличении начальной скорости торможения возрастает и сила торможения ЛИД, что является важным преимуществом ЛИД по сравнению с существующими тормозными средствами.

Электромагнитный способ при использовании соленоидов

заключается в том, что к последним поочередно подводится ток и при этом внутри них появляется магнитное поле, которое втя­ гивает внутрь соленоида ферромагнитный груз. Так как магнит­ ное поле по обе стороны от плоскости, проходящей через сере­ дину симметричного соленоида перпендикулярно к его оси и имеет разноименные знаки, то груз будет перемещаться под дей­ ствием электромагнитных сил только до середины соленоида, после чего первая катушка отключается от источника тока и подключается вторая, затем третья и т. д. Для того чтобы длина той части магнитного поля, которая действует на груз в сто­ рону его перемещения, была большей, лучше применять несим­ метричные соленоиды, в которых усилие перемещения дей­ ствует более длительное время.

Производительность соленоидного конвейера определяется так же, как для всех транспортных машин непрерывного дей­ ствия.

Г л а в а 11

ТЕОРИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО ТРАНСПОРТА

11.1. Общие сведения о гравитационном транспорте

При гравитационном транспорте груз скатывается в вагонет­ ках или скользит по наклонной плоскости, или свободно падает под действием силы тяжести. При скольжении или падении от­ дельные куски груза сталкиваются друг с другом, образуя ди­ намичный грузопоток, перемещающийся со средней скоростью, которая отличается от скорости скольжения одиночного куска.

В качестве грузонесущих элементов используются почва на­ клонных выработок, деревянные настилы, стальные листы, же­ лоба или трубы. Иногда грузонесущие элементы в виде спи­ ральных желобов размещают в вертикальной трубе. При спуске груза по вертикальным выработкам, которые называются рудо­ спусками, они могут одновременно служить для аккумулирова­ ния груза.

Иногда в вертикальных выработках, предназначенных для спуска грузов, измельчение которых приводит к снижению ка­ чества (например угля), на стенках укрепляют поочередно с од­ ной и с другой стороны поперечные горизонтальные или на­ клонные полки. При этом груз, ссыпаясь с одной полки на дру­ гую, уменьшает скорость падения. Транспортные устройства такого типа называют каскадными спусками.

Достоинством установок гравитационного транспорта явля­ ется простота их конструкции, отсутствие энергозатрат и элек­ тромеханического оборудования, зозможность. использования

шой высоты иногда применяют винтовые спуски, позволяющие регулировать скорость перемещения груза. Винтовой спуск представляет собой винтовой желоб (рис. 11.1, б), укреплен­ ный внутри вертикальной трубы большого диаметра или между четырьмя стойками, установленными в вертикальной выра­ ботке. Образующая поверхности желоба обычно имеет криво­ линейную желобчатую форму: независимо от формы образую­ щего контура желоба все его точки располагаются по винто­ вым линиям с одинаковым шагом

ЮЗ

Из выражения (11.6) видно, что

уменьшаться и наоборот.

Рассмотрим в качестве примера движение частицы мате­ риала массой т со скоростью v по винтовой поверхности, каса­ тельная п—п к которой наклонена к горизонту под углом а (см. рис. 11.1, б). На частицу т, расположенную на расстоя­ нии R от оси винтовой линии, кроме силы веса mg действует еще центробежная сила mv2/R.

Расстояние R может быть постоянным только при условии, что равнодействующая S веса и центробежной силы будет про­ ходить нормально к винтовой поверхности, т. е. при условии, если

tgа = mvVRmg = vVgR.

Из полученного выражения видно, что расстояние R может быть постоянным только при постоянной скорости движения V.

Так как под влиянием центробежной силы частица т оказы­ вает на винтовую поверхность дополнительное воздействие, рав­ ное (mu2//?) siпа, то возникает дополнительная сила трения ча­ стицы о желоб f(m v2/R )sina и уравнение движения частицы будет

та = mg (sin р — / cos Р) — fmv* sin a / R

или

При условии постоянства скорости (а—0) получим

sin Р — / cos Р — о*/ sin a /g R = О,

отсюда следует, что скорость скольжения

(11.9)

Если частица поступает на винтовую поверхность желоба со скоростью, отличной от скорости, определенной по уравнению (11.9), то частица будет двигаться с ускорением или замедле­ нием, величина которого определяется условием (11.8).

Из уравнения (11.8) видно, что с возрастанием скорости ускорение убывает, поэтому движение частицы будет ускорен­ ным или замедленным лишь до тех пор, пока ускорение не ока­ жется равным нулю.

Благодаря обратной зависимости величин R и р [см. фор­ мулы (11.7) и (11.9)] винтовые спуски имеют свойство само­ регулирования скорости движения груза, причем диапазон из­ менения скорости может поддерживаться в довольно узких пре­

делах, в зависимости от колебаний величины коэффициента трения f материала о желоб. В самом деле, при уменьшении коэффициента трения f скорость движения увеличивается, в ре­ зультате чего увеличивается центробежная сила, которая смес­ тит частицу груза к внешней стороне желоба, при этом увели­ чится R и, следовательно, уменьшится р, благодаря чему воз­ растание скорости v прекратится.

При увеличении коэффициента трения f уменьшаются ско­

лишь ориентировочные расчеты основных параметров винто­ вого спуска, так как характер движения потока материала су­ щественно отличается от движения отдельной его частицы.