Обоснование и выбор параметров системы гидротурбинного привода горной машины для подводной добычи железомарганцевых конкреций

• Автор: Екимов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ГИДРОТУРБИННЫХ ПРИВОДОВ ПОДВОДНЫХ МЕХАНИЗМОВ
1.1. Анализ известных способов и систем добычи подводных россыпных
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
1.2. Существующие схемы и конструкции гидротурбинных приводов
подводных добычных машин
1.3 Анализ работы приводов подводных добычных машин
1.5. ВЫВОДЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ГИДРОТУРБИННЫХ ПРИВОДОВ ПОДВОДНЫХ МАШИН ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ
2.1. ПОДВОДНЫЙ ДОБЫЧНОЙ КОМПЛЕКС
2.2. Радиальный гидротурбинный привод
2.3. Рабочий процесс и основное уравнение турбин
2.4. Математическая модель гидропривода и анализ статических
характеристик
2.5 Анализ потерь энергии в гидравлической ступени
2.6. Динамические характеристики гидротурбинного привода подводной добычной машины
2.7. Основные выводы по теоретическому исследованию
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКА ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 .Разработка стенда для экспериментальных исследований

3.2. Экспериментальное определение конструктивных коэффициентов входящих в состав математической модели
3.3. Экспериментальное определение режима максимальной мощности и проверка адекватности исследований
3.4. Основные выводы но экспериментальному исследованию
4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НА СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ МАКСИМАЛЬНО ПОЛЕЗНУЮ МОЩНОСТЬ
4.1. Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Минеральные ресурсы континентов, которые широко используются в промышленности, ограничены. Месторождения полезных ископаемых постепенно истощаются, их эксплуатация становится все более сложной и дорогостоящей, вероятность обнаружения на континентах новых месторождений с каждым годом уменьшается. Основная масса крупных материковых месторождений цветных металлов уже открыта, разведаны их запасы и многие из них разрабатываются [73]. Однако в последние десятилетия было установлено, что дно морей и океанов располагает огромными ресурсами полезных ископаемых, которые уже успешно разрабатываются в прибрежных районах мирового океана. Среди полезных рудных ископаемых в океанах выделяются следующие типы [71]: гидротермальные сульфидные постройки на поверхности океанического дна, сульфидная минерализация в толще океанической коры (природные образования), железомарганцевые концентрации на дне глубоководных впадин, металлоносные осадки открытого океана, прибрежно-морские россыпи [34]. Разработка подводных россыпей за рубежом дает до 100% циркония и рутила, около 70% ильменита и более 40% касситерита. По данным экономистов США, морские россыпи уже в 1968г. дали сырья на 50 млн.долл. Некоторые страны полностью или в значительной степени удовлетворяют свои потребности в том или ином минеральном сырье за счет разработки подводных месторождений.
Ведущее место в добыче россыпных металлоносных минералов занимает Австралия, ее восточное побережье, где россыпи тянутся на полторы тысячи километров. Только в песках этой полосы содержится около 1 млн. тонн циркона и 30.0 тыс. тонн монацита. Ведущим производителем концентратов ильменита, рутила и циркона являются также США (россыпи этих металлов почти повсеместно распространены на шельфе Северной Америки - от Калифорнии до Аляски на западе и от Флориды до Род-Айленда на востоке). Наиболее богатые в мире прибрежно-морские и подводные аллювиальные россыпные место-

входом в ее роторную решетку. Они частично оказывают влияние на величину гидравлического, а не объемного ее КПД.
Значения АОр могут быть определены по формуле:
ДД = (1.3)
где р - коэффициент расхода кольцевого зазора; Д и А его наименьший диаметр и ширина; Яср - разность статических напоров на входе и выходе роторной решётки лопастей. В формуле (1.3) принято, что Д » Д.
Перепад статического напора на роторной решетке любой ступени прямоточной гидротурбины в соответствии с уравнением Понселе находится из выражения:
+ (1-4)
где У1 и относительные скорости потока на входе и выходе решетки лопастей; /гр - потери напора в ней.
Следует отметить, что применительно к активной решетке ротора справедливо равенство У1=У1.
Момент на валу гидротурбины определяется по формуле:
М = О.брЯОДДДса, +<Д§Р2р)-и]. (1.5)
Отсюда и„1ш;=0,51)о щ зависит от а, и |]2р согласно выражению
— = <04+<р2р. (1-6)

Значение ю0 или и0 можно определить исследованием на максимум функции мощности турбины Ы=Мсо на основе выражения (1.6). Соответствующие выкладки позволяют определить
п+сю
(1.7)
и„ с18а, +с1ёр2р
Отсюда следует = 2иа.