» » Полимерные композиции в шахтных пневмодвигателях

Полимерные композиции в шахтных пневмодвигателях

31.08.2016

В угольной промышленности, особенно на шахтах крутого падения, для привода подземных машин и механизмов широко используются пневматические двигатели. Они применяются в качестве привода погрузочных машин, комбайнов, отбойных молотков, лебедок, буровых установок, насосов и другого шахтного оборудования. Пневмодвигатели работают в тяжелых подземных условиях, характеризующихся большой запыленностью воздуха, воздействием влаги и коррозирующих реагентов. На рабочие детали пневмодвигателей из трубопроводов и окружающей среды попадают частицы угля и породы, что снижает надежность механизмов.
Технические характеристики и эксплуатационная способность пневмодвигателей зависят от конструкции и качества изготовления основного рабочего органа — ротора или турбины. Наиболее распространенные пневмодвигатели — поршневые, ротационные, с шевронными и косозубыми роторами — имеют ряд существенных недостатков: невысокую удельную мощность (отношение мощности к весу), чувствительность к изменению режима работы, повышенный расход воздуха, технологическую сложность изготовления роторов, а также сравнительно большие габариты.
В 60-х годах в ВИГМе им. М.М. Федорова разработан новый тип пневмодвигателя, так называемый роторный, имеющий более высокие технико-экономические показатели, чем у широко применяемых шестеренчатых. Например, пневмодвигатель ПРД-2 при массе 55 кг и габаритах 340х230х220 см развивает мощность 13 кВт и скорость вращения до 300 об/мин.
Полимерные композиции в шахтных пневмодвигателях

Схема роторного пневмодвигателя типа ПРД приведена на рис. 14.1. Профили зубьев роторов — ведущего 6 и ведомого 4 — очерчены дугами окружностей, а их валы 1, 3 связаны синхронизирующей парой. Поверхность зубьев параллельна оси, а их соотношение может быть различным. Внутренняя камера корпуса 7 двигателя представляет собой поверхность двух пересекающихся цилиндров. Подвод сжатого воздуха в корпус двигателя осуществляется через окно с каналами 5, а отработанный воздух выходит в атмосферу через каналы 2.
Вращение ротора происходит за счет работы расширения воздуха во впадине ведущего ротора.
Роторные пневмодвигатели реверсивны, что осуществляется изменением подвода воздуха. Роторы 6 и 4 пневмодвигателей имеют сложную форму, что вызывает большие технологические сложности и трудоемкость при изготовлении из стали. Кроме того, большие маховые моменты стальных роторов препятствуют реверсированию двигателей, а при переменных нагрузках оказывают отрицательное влияние на работу синхронизирующих шестерен.
Доказанные технико-экономические преимущества роторных пневмодвигателей (рис. 14.1) перед шестеренными косозубыми длительное время не были реализованы вследствие относительно сложной технологии изготовления стальных роторов, требующей большего количества технологических операций и специальной оснастки. Кроме того, большой момент инерции роторов и переменные нагрузки, сопровождающие работу агрегатов, являлись причиной выхода из строя узлов крепления шестерен, согласующих вращение роторов, что приводило к заклиниванию двигателей.
Задачу создания роторных пневмодвигателей удалось решить на основе применения в качестве конструкционного материала для изготовления роторов композиционных полимерных материалов.