3.17. Определеине критичской и эксплуатационной скорости вращения шнека.
Выдача буровой мелочи шнеком из вертикальной скважины возможна только в том случае, если скорость вращения шнека выше критической. В этом случае скорость вращения, какой либо элементарной частицы весом G вокруг оси шнека будет меньше чем скорость вращения шнека.
Рассмотрим схему сил, действующих на элементарную частицу, находящуюся на поверхности шнека.
Во вращательное движение вместе со шнеком частицу увлекает сила:
(1)
где G – вес частички, Н f1 – коэффициент трения породы о сталь, α – угол подъема винтовой линии шнека, град. Препятствует вращению сила трения частички породы о стенки скважины.
Т1=f2·A (2)
f2 – коэффициент трения породы о породу; А - центробежная сила, действующая на частицу, Н
|
Центробежная сила А равна:
(3)
g=9.81м/сек2 – ускорение свободного падения;
a – центробежное ускорение, рад/сек2;
ω – угловая скорость вращения шнека, рад/сек;
R – радиус скважины, м;
n – скорость вращения шнека, об/мин.
Критической называется скорость вращения шнека при которой силы Т и Т1 равны
Тогда из формул (1– 3):
(4)
Откуда критическая скорость вращения шнека будет равна:
(5)
Мы получили формулу для упрощенной схемы работы шнека. В реальных условиях в скважине находится большое количество частичек породы, которые вращаются по различным радиусам.
Не учитывается так же вибрация шнека, разрывы спирали шнека, подвод породы и другие факторы.
При критической скорости вращения шнека частицы породы вращаются вместе со шнеком и не перемещаются вверх. Процесс движения материала будет иметь место при n>nkp.
Производительность шнека может быть определена по формуле:
(6)
К – коэффициент, учитывающий снижение производительности из-за просыпания породы в зазор между шнеком и стенкой скважины;
D,d – диаметр шнека и вала, м;
S – шаг шнека, м;
ψ – коэффициент заполнения шнека;
n – скорость вращения шнека.
Объем породы разрушаемый коронкой равен:
(7)
Кр – коэффициент разрыхления породы;
vmax – максимальная скорость бурения, на которую рассчитан станок.
Для того чтобы шнек смог выдавливать всю разрушенную породу при бурении необходимо выполнение условия V=V1
В этом случае требуемая скорость вращения шнека будет равна:
(8)
обычно n=2-4 с-1=120-240мин-1
Момент, необходимый для вращения шнека:
(9)
К1=1,5-2 коэффициент, учитывающий трение шнека о стенки скважины;
G1 – вес породы, находящейся на лопастях шнека, кгс;
ρ – угол трения.
Если выразить через длину шнека, объемный вес породы и свободное сечение шнека получим:
(10)
тогда
Н – максимальная глубина бурения, м;
γ – объемный вес разрушенной породы.
Мощность расходуемая на вращение шнека:
(11)
Если подставить в формулу значения для М и ω, то получим:
(12)
Лекция 9
- Литература:
- Модуль 1. Классификация горных машин. Свойства горных пород. Бурильные машин
- Классификация горных машин для открытой разработки полезных ископаемых
- Физико-механические свойства горных пород
- 3.1 Краткая история развития буровой техники
- 3.2 Способы бурения горных пород
- 3.3. Новые методы бурения
- 3.4 Основы теории разрушения при различных способах бурения горных пород
- 3.4.1. Основы теории вращательного шнекового бурения режущим инструментом
- 3.5. Классификация бурильных машин.
- 3.6 Конструкция буровых станков
- 3.7. Вращатели буровых ставов
- 3.8. Механизмы подачи буровых станков
- 3.9. Буровой инструмент станков ударно-вращательного бурения
- 3.10. Буровой инструмент станков шнекового бурения.
- 3.11. Буровой инструмент станков шарошечного бурения
- 3.12. Инструмент станков огневого бурения
- 3.13. Вращательно-подающие механизмы (впм) буровых станков.
- 3.13.3. Вращательно-подающий механизм роторного типа
- 3.13.4. Впм станков шнекового и пневмоударного бурения
- 3.14.Ударные механизмы буровых станков
- 3.14.3. Расчет основных параметров пневмоударников
- 3.15. Ходовое оборудование буровых станков.
- 3.16 Привод буровых станков.
- 3.17. Определеине критичской и эксплуатационной скорости вращения шнека.
- 3.18. Определение расхода воздуха на продувку скважины.
- 3.19. Пылеулавливание и пылеподавление при шарошечном бурении.
- 3.19.3. Конструкция и принцип работы пылеулавливающей установки
- 3.20. Определение основных параметров буровых станков.
- 3.21. Техническая характеристика буровых станков.
- 3.22. Основные направления совершенствования буровых станков.
- Машины для зарядки и забойки скважин
- 4.1 Машины для зарядки скважин
- 4.2 Машины для забойки скважин.
- Модуль 2. Экскаваторы
- 5. Экскаваторы
- 5.1 Одноковшовые экскаваторы
- 5.2 Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.3. Расчет мощности подъемного и напорного механизмов прямой лопаты
- 5.4. Расчет мощности тяговой и подъемной лебедок драглайна
- 5.5. Поворотная платформа
- 5.6. Определение момента инерции вращающихся частей одноковшовых экскаваторов и мощности двигателя поворота
- 5.7. Ходовое оборудование
- 5.7.8. Эксцентриковый механизм шагания
- 5.8. Тяговый расчет гусеничного хода
- 5.9. Механическое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.10. Силовое оборудование одноковшовых экскаваторов
- 5.11. Механизмы и аппаратура управления
- 5.12. Статический расчет одноковшовых экскаваторов
- 5.13. Производительность одноковшовых экскаваторов
- 5.14. Область применения, техническая характеристика и направления развития одноковшовых экскаваторов
- 5.15. Вскрышные экскаваторы
- Многоковшовые экскаваторы
- Основные показатели роторных экскаваторов:
- Конструкция рабочего оборудования
- Роторы камерной конструкции
- Роторы бескамерной конструкции
- Роторы комбинированной (полукамерной) конструкции.
- Ковши роторных экскаваторов
- Привод роторов
- Роторные стрелы
- Опорно-поворотное устройство
- Транспортирующее оборудование (конвейеры)
- Ходовое оборудование роторных экскаваторов
- Рельсовое ходовое оборудование
- Гусеничное ходовое оборудование
- Шагающе-рельсовое ходовое оборудование
- 5.15.5. Определение основных параметров роторных экскаваторов
- 5.15.7. Определение производительности многоковшовых экскаваторов
- 5.16. Техобслуживание и ремонт экскаваторов
- 5.17. Правила т.Б. При работе на экскаваторах
- Модуль 3.Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины. Гидромеханизация
- Вспомогательные выемочно-транспортирующие машины
- 6. Бульдозеры
- 7. Скреперы
- 8. Рыхлители
- 9. Одноковшовые погрузчики
- 10. Машины для гидромеханизации
- 10.1.1. Классификация гидромониторов
- 10.1.3. Структура и параметры струи гидромонитора
- 10.1.4. Гидравлический расчет гидромонитора.
- 10.1.6. Автоматизация гидромониторных установок
- 10.1.7. Техническая характеристика гидромониторов (самоходные)
- 10.2.1. Классификация драг
- 10.2.2. Конструктивная схема многочерпаковой драги
- 10.2.3. Принцип работы драги
- 10.2.4. Производительность драг
- 10.2.6. Эксплуатация драг
- 10.2.7. Техническая характеристика драг
- 10.3.1. Классификация землесосных снарядов
- 10.3.2. Конструкция землесосных снарядов
- 10.3.3. Расчет производительности
- 10.3.4. Автоматизация землесосных снарядов
- 10.3.5. Требования безопасности при гидромониторных и землесосных работах
- 10.3.6. Техническая характеристика некоторых типов земснарядов