硕士毕业论文全文,煤矿主井装卸载系统粘煤堵塞问题研究 2

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1、3.仓壁摩擦系数对粘煤堵塞的影响试验研究3.1试验模拟基本理论基础因为在煤矿生产条件下进行所需的实验很困难，所以只能利用相似模型进行煤仓和箕斗的粘煤堵塞试验。正确选择模型[27]与实物的相似比例在很大程度上决定了所研究过程的近似程度。松散体在料斗侧壁上的静压力根据雅辛公式计算。这个压力造成箕斗箱壁的变形，它会影响松散体的正常流动和斗箱壁中的应力。料仓壁上的应力用下式表示（3—1）式中、是料仓宽度和高度的坐标；E和v是箕斗材料的弹性模数和泊桑系数；和一相应地为箕斗斗箱高度和箔壁厚度。在用与实物相同的材料制造模型时不考虑弹性模数和泊桑系数，可令坐标与

2、坐标无关，则箕斗箱壁上沿坐标轴的任意点应力为：（3—2）式中是影响斗箱几何参数的函数。最大应力点的位置与松散体的容重无关，模型的松散货载在容重上可能不同，但应保持它们的内摩擦角相同。对于实物：（3—3）对于模型：（3—4）式中，是对于实物和模型煤中每种级别块粒的含量百分比；，是对于实物和模型每一级煤的块度平均值。则对于散集货载的线性比例为：（3—5）箕斗斗箱和散集货载的协同模拟应在下述条件下进行；（3—6）进行模拟试验用的原煤是从何庄煤矿运来的，保证了试验与实际所用的物料相同，块粒相同，以堵塞作为试验对象，煤的初始运动速度都为零，散集货载块粒的最

3、小尺寸在矿石的物理和化学性能不发生变化的范围内，并且煤仓和箕斗模型的制作保证了与实际中的几何相似，所以此模拟试验的进行对于解决实际问题中的堵塞具有参考意义。3.2制作试验模型何庄煤矿箕斗尺寸为1100x2200x6000mm，根据何庄煤矿的箕斗尺寸按相似原理计算得出箕斗模型的尺寸为400x800x2200mm，箕斗模型框架是用的角钢焊接而成，其内部铺衬不同材料作对比研究。根据箕斗和煤仓模型的尺寸，从厂家定制超高分子量聚乙烯板，超高分子量聚乙烯板用M6螺栓固定在箕斗模型的角钢上。钢板与超高分子量聚乙烯板的大小相同，作为对比试验的基准内衬。聚四氟乙烯

4、材料先固定在木板上然后再把木板固定到箕斗模型内，木板的大小和厚度与定制的超高分子量聚乙烯板相同。试验所用的原煤从需要解决煤仓和箕斗堵塞的何庄煤矿运来。试验模型如图3-1所示。图3-1正在制作的煤仓和箕斗试验模型Fig.3-1Thebeingproducedexperimentmodelofcoalbunkerandskipbucket3.3料仓模型内衬材料的选择超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是一种分子量很大的聚乙烯工程塑料，目前超高分子量聚乙烯的分子量可以达到400万以上[29]，它具有很多优异的性能，如耐冲击、耐磨损、高自润滑性、耐化学腐蚀等

5、性能而得到各个行业的重视。超高分子量聚乙烯具有很高的耐磨性，几种材料的耐磨性见图3-2。图3-2几种材料耐磨性能对比图Fig.3-2Thewearabilitycomparisonchartofseveralmaterials优良的抗冲击强度是UHMWPE的突出性能之一，非常适合用于铺衬需要承受很强落煤冲击的箕斗、煤仓壁面上，这个优秀的特性是不锈钢所无法比拟的。超高分子量聚乙烯的抗冲击强度大于14Mpa，超高分子量聚乙烯的冲击强度与其分子量的大小有关，在250万左右时达到最大值[30]。超高分子量聚乙烯的表面动摩擦系数很低，故其自润滑性能优异，其

6、表面与其他材料不易粘附，不结垢超高分子量聚乙烯材料有很小的吸水性和优异的耐低温性，其吸水性小于0.01%，它的吸水率在工程塑料中是最小的。它在-40℃时仍有较高的抗冲击强度，用它制成的落煤斗衬板，即使在冬天寒冷天气下也不会冻裂。超高分子量聚乙烯的体积质量只有钢板的1/8，虽然材料单价高于钢材，但其使用周期长，寿命为钢材的5倍，且1m3体积使用超高分子量聚乙烯的重量只有钢材的1/8，施工安装也比较方便。超高分子量聚乙烯线膨胀系数为0.00015，不易膨胀，使用寿命长，基本不需要维修。正是由于超高分子量聚乙烯有诸多优良的性能，尤其是其自润滑性非常卓越

7、，非常适合作为箕斗和煤仓衬板减少煤与箕斗壁面的粘结[31]，钢板是箕斗内壁的材料，煤仓的粘煤堵塞主要发生在其下部的收口部分，其收口部分是钢板制作。做钢板和超高分子量聚乙烯板的对比粘煤试验，对于是否向箕斗内加衬板具有重要的参考意义，因此选择超高分子量聚乙烯板作为煤仓和箕斗衬板的首选试验材料。超高分子量聚乙烯板的不粘性仅次于聚四氟乙烯，对聚四氟乙烯也进行对比试验。3.4超高分子量聚乙烯内衬对于粘煤堵塞的影响试验研究3.4.1原煤作为松散物料的双重本质松散体理论认为仓内物料具有固、液体的双重性质。在料仓中的煤和矿石可以看做是松散物料。松散物料既不能归于

8、固体也不能归于液体，它是由固体颗粒、液体和空隙中的气体共同组成的一种物料。从松散物料的单个颗粒分离出来看，颗粒本身是固体，但松散物料的颗