Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ГИ)"

Гидравлическая добыча

Гидравли'ческая добы'ча угля, подземная разработка угольных месторождений, при которой процессы выемки, транспортирования и подъёма угля на поверхность выполняются энергией водного потока. Источником воды чаще всего является приток подземных вод в шахту.

  Первые опытные работы по Г. д. проведены в 1935—36 В. С. Мучником в Кизеловском угольном бассейне; в 1938—41 Г. д. была применена в Донбассе и Кузбассе. Промышленное внедрение Г. д. на шахтах в СССР началось в 1953 пуском гидрошахты «Полысаевской-Северной» в Кузбассе. В 1965—67 в Кузнецком и Донецком бассейнах вступили в эксплуатацию крупные гидрошахты с механизацией всех технологических процессов («Байдаевская-Северная», «Грамотеевская 3—4», «Красноармейская. № 1» и «Красноармейская № 2»).

  Разрушение угольного массива при Г. д. осуществляется либо водной струей высокого давления (5—10 Мн/м²), которая формируется в гидромониторах, либо механогидравлическими машинами (механическое разрушение угля с последующим смывом водой). Вода в забой подаётся по трубопроводам центробежными насосами. Уголь, отбитый в забое, смывается водой и транспортируется по металлическим желобам, уложенным в горных выработках, пройденных с уклоном 3—3,5° до центральной камеры гидроподъёма, откуда гидросмесь транспортируется на поверхность, а затем на обогатительную фабрику, где происходит обогащение, обезвоживание и сушка угля. При Г. д. применяются в основном подэтажная гидроотбойка, гидроотбойка из печей и механогидравлическая выемка из печей или длинных лав. Выемка угля, как правило, ведётся из коротких забоев без крепления выработанного пространства. На пластах крутого и наклонного (более 25°) падения применяется подэтажная гидроотбойка, при которой часть шахтного поля делится печами (см. Горные выработки) на блоки длиной по простиранию 150—200 м и по падению 80—120 м. В блоке на расстоянии 6—12 м один от другого проводятся подэтажные штреки; образованные штреками целики угля разрушаются снизу вверх струей гидромонитора. Для пластов пологого падения (до 15—18°) наиболее распространена гидравлическая отбойка из печей. При этом способе выемки шахтное поле делится на блоки длиной по простиранию до 1500 м и по падению 800—1200 м. В свою очередь блоки делятся по падению на ярусы аккумулирующими штреками, проводимыми через каждые 200—250 м. От них проводятся по восстанию пласта разрезные печи через каждые 12—15 м. Целики угля между ними вынимаются гидромониторной струей или механогидравлическим комбайном. С появлением высокопроизводительных комплексов для шахт с обычной, «сухой» технологией на пластах пологого падения применяется в отдельных случаях механогидравлическая выемка из длинных лав. Схема подготовки шахтного поля и порядок выемки аналогичны обычной технологии (см. Подземная разработка), с той лишь разницей, что транспортирование угля от комбайна осуществляется потоком воды.

  На гидрошахтах технико-экономические показатели выше, чем на «сухих» механизированных шахтах в аналогичных горных условиях (например, производительность труда выше в 1,5—2 раза). Г. д. совершенствуется в направлении создания новых технологических схем выемки, транспортирования и обезвоживания угля, увеличения производительности гидроотбойки до 80—100 т/ч, применения программного управления, а также механогидравлических машин.

  Г. д. применяется не только в СССР, где этим способом получено свыше 8 млн. т угля (1970), но и по опыту Советского Союза в КНР, Японии, США, Польше, Чехословакии, ФРГ и др. странах.

  О Г. д. на открытых разработках см. Гидромеханизация.

  Лит.: Добыча угля гидроспособом. М., 1959; Экбер Б. Я., Маркус М. Н., Бутыльков М. Н., Анализ технико-экономической эффективности гидравлической добычи угля, М., 1967; Вопросы гидравлической добычи угля, Новокузнецк, 1967 (Тр. Всесоюзного научно-исследовательского института гидроуголь, № 12).

  М. Н. Маркус.

Гидравлическая передача

Гидравли'ческая переда'ча, устройство, в котором механическая энергия и движение с заданными усилиями (крутящими моментами) и скоростью (частотой вращения) передаются и преобразуются с помощью жидкости. Г. п. применяются на теплоходах, тепловозах, автомобилях, самолётах, в станках и машинах-орудиях, в приводах строительно-дорожных машин, компрессоров, вентиляторов, насосов и др. По принципу действия Г. п. разделяются на 2 основные группы: объёмные и гидродинамические. В зависимости от назначения различают Г. п. для преобразования или передачи механической энергии (гидросиловые передачи) и для преобразования движения с целью автоматизации управления. Г. п. может быть объединена с зубчатой передачей так, что движение будет передаваться от ведущего вала либо гидропередачей, либо зубчатой передачей, либо обеими одновременно. Такие Г. п., называемые гидромеханическими, передают большие мощности и достигают больших, чем это возможно в обычных Г. п., пределов регулирования.

  Г. п. обладает гибкостью и износоустойчивостью, она легко регулируется, предохраняет механизмы от перегрузки и поэтому применяется во многих современных машинах (см. Гидропривод машин).

Гидравлическая турбина

Гидравли'ческая турби'на, см. Гидротурбина.

Гидравлические жидкости

Гидравли'ческие жи'дкости, жидкости, применяемые в машинах и механизмах для передачи усилий (см. Гидравлическая передача, Гидравлический двигатель, Гидродинамическая передача и Гидропередача объёмная). Г. ж. должны обладать высокой стабильностью против окисления, малой вспениваемостью, инертностью к материалам деталей гидросистемы, пологой кривой вязкости, низкой температурой застывания и высокой температурой вспышки. Нефтехимическая промышленность выпускает более 20 сортов минеральных масел, используемых в гидравлических системах (см. табл.).

  В ряде случаев в качестве Г. ж. применяют некоторые индустриальные и моторные масла. Большинство Г. ж. содержит антиокислительные, антипенные и др. присадки.

  Свойства некоторых гидравлических жидкостей

Жидкости	Вязкость при 50°С, м2/сек	tзаст, °С	tвсп, °С
Масло гидравлич. для автоматич. линий металлорежущих станков	(25 – 35)•10-6*	—10	190
Масло для прессов	1•10-7*	-15	200
Масло для гидравлич. передач тепловозов ГТ—50	(11-14) •10-6	-28	165
Масло для гидросистем автомобилей:
гидромеханич. трансмиссий	(3,5-4) •10-6*	-45	160
гидротрансформаторов и автоматич. коробок	(23-30) •10-6	-40	175
гидроусилителя руля	(12-14) •10-6	-45	163
Масло для высоконагруженных механизмов (ЭШ)	20•10-6	-50	150
Жидкость амортизаторная (АЖ-12Т)	12•10-6	-55	165
Жидкость гидротормозная (масло ГТН)	1•10-7	-63	92
Спирто-глицериновые жидкости:
СГ	6,2•10-6	-50	28
СВГ	2,5•10-6	-60	28
СВГ-2	7,5•10-6	-50	30
Спирто-касторовые жидкости:
ЭСК	(8,2-8,6) •10-6	-25	12
БСК	(9,6-13,8) •10-6	-25	14

* При 100°C.

  Лит.: Нефтепродукты. Справочник, под ред. Б. В. Лосикова, М., 1966; Моторные и реактивные масла и жидкости, под ред. К. К. Папок и Е. Г. Семенидо, 4 изд., [М., 1964].

  Н. Г. Пучков.

Гидравлический двигатель

Гидравли'ческий дви'гатель, машина, преобразующая энергию потока жидкости в механическую энергию ведомого звена (вала, штока). По принципу действия различают Г. д., в которых ведомое звено перемещается вследствие изменения момента количества движения потока жидкости (гидротурбина, водяное колесо), и объёмные Г. д., действующие от гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей (под вытеснителем понимается рабочий орган, непосредственно совершающий работу в результате действия на него давления жидкости, выполненный в виде поршня, пластины, зуба шестерни и т.п.). В Г. д. первого типа ведомое звено совершает только вращательное движение. В объёмных Г. д. ведомое звено может совершать как ограниченное возвратно-поступательное или возвратно-поворотное движение (гидроцилиндры), так и неограниченное вращательное движение (гидромоторы). Гидроцилиндры подразделяются на силовые и моментные; в силовом гидроцилиндре (рис. 1) шток, связанный с поршнем, совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение относительно цилиндра: в моментном гидроцилиндре, называемом также квадрантом (рис. 2), вал совершает возвратно-поворотное движение относительно корпуса на угол, меньший 360°.

  Гидромоторы разделяются на поршневые, в которых рабочие камеры неподвижны, а вытеснители совершают только возвратно-поступательное движение, и роторные. В роторных гидромоторах рабочие камеры перемещаются, а вытеснители совершают вращательное движение, которое может сочетаться с возвратно-поступательное (кулисные гидромоторы). В зависимости от формы вытеснителей кулисные гидромоторы подразделяют на пластинчатые и роторно-поршневые (радиальные и аксиальные). Наиболее распространены аксиальные роторно-поршневые (рис. 3), в которых давление рабочей жидкости на поршень создаёт на наклонной шайбе реактивное усилие, приводящее во вращение вал. Объёмные Г. д. применяют в гидроприводе машин. Давление рабочей жидкости достигает 35 Мн/м² (350 кгс/см²). Гидромоторы изготовляют мощностью до 3000 квт.

  Лит.: Объёмные гидравлические приводы, М., 1969.

  И. З. Зайченко.

Рис. 3. Аксиальный роторно-поршневой гидромотор: 1 – корпус; 2 – вал; 3 – ротор; 4 – поршень; 5 – распределительный диск; 6 – наклонная шайба; 7 – толкатель.

Рис. 1. Силовой гидроцилиндр: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток.

Рис. 2. Моментный гидроцилиндр: 1 – корпус; 2 – вал; 3 – лопасть.

Гидравлический дроссель

Гидравли'ческий дро'ссель, устройство, устанавливаемое на пути движения жидкости для ограничения её расхода или изменения давления в канале. Г. д. бывают постоянными (нерегулируемыми) и переменными (регулируемыми). К постоянным Г. д. относятся капилляры, втулки, шайбы, пакеты шайб; к переменным – золотниковые нары, дроссели типа сопло – заслонка, винтовые дроссели. В зависимости от режима потока жидкости в рабочем канале (ламинарного или турбулентного) Г. д. могут быть линейными, на которых перепад давлений пропорционален расходу жидкости, и квадратичными, на которых перепад давлений пропорционален квадрату расхода протекающей жидкости. Г. д. применяют для изменения расхода рабочей жидкости с целью регулирования скорости рабочих органов машин; создания требуемых перепадов давления рабочей жидкости в гидросистемах; управления гидроусилителями в следящих гидроприводах.

  В. А. Хохлов.

Гидравлический затвор

Гидравли'ческий затво'р, то же, что водяной затвор.

Гидравлический инструмент

Гидравли'ческий инструме'нт, ручная машина с гидравлическим приводом, применяемая для различных технологических операций: затяжки резьбовых соединений, запрессовки и выпрессовки деталей и др. Г. и. выполняются с поршневыми, ротационными, винтовыми и др. двигателями. Распространение получили Г. и. поступательного действия с поршневыми двигателями, например гидравлические гайковёрты. Г. и. работают бесшумно и достаточно надёжны в эксплуатации. Основное преимущество Г. и. перед пневматическими и электрическими инструментами – возможность получения значительно больших усилий (моментов) при тех же габаритах инструментов. Это обусловлено тем, что гидравлические двигатели могут работать при давлении в 10 раз большем, чем пневматические двигатели. Однако для Г. и. необходима установка насоса для подачи рабочей жидкости к гидравлическому двигателю, а также монтаж коммуникаций высокого давления.

  М. Л. Гельфанд.

Гидравлический канал

Гидравли'ческий кана'л в гидравлических машинах и гидроприводах, трубка любого поперечного сечения, через которую протекает гидравлическая жидкость. Площадь поперечного сечения Г. к. определяется наибольшим расходом и допустимой средней скоростью рабочей жидкости. Эта скорость зависит от назначения Г. к. и вязкости жидкости.

Гидравлический клапан

Гидравли'ческий кла'пан в гидравлических машинах и гидроприводах, устройство, у которого размеры рабочего канала изменяются вследствие воздействия проходящего через него потока гидравлической жидкости. Г. к. могут выполнять следующие функции: предохранение гидросистемы и механизмов машины от перегрузки; создание определённого постоянного давления в отдельных звеньях гидросистемы; контроль направления потока жидкости; редуцирование давления жидкости в отдельных звеньях гидросистемы; создание определённого постоянного перепада давления на отдельных участках гидросистемы; осуществление заданной последовательности действия рабочих органов машины с целью блокировки.

  В. А. Хохлов.

Гидравлический молот

Гидравли'ческий мо'лот, машина для обработки металла действием ударов падающих частей, разгоняемых жидкостью, находящейся под высоким давлением. Г. м. применяются для ковки, объёмной и листовой штамповки. По конструкции аналогичны молотам с др. энергоносителем, например паровоздушным молотам. Г. м. не получили большого распространения вследствие сложности регулирования энергии удара.

Гидравлический насадок

Гидравли'ческий наса'док, гидравлическая насадка, короткая труба для выпуска жидкости в атмосферу или перетекания жидкости из одного резервуара в другой, тоже заполненный жидкостью. Г. н. являются не только трубы, но и каналы, отверстия в толстых стенках, а также щели и зазоры между деталями машин. Длина Г. н., при которой возможно заполнение всего сечения канала и достигается максимальная пропускная способность для внешних и внутренних цилиндрических насадков, составляет (3—4) d. Для конических сходящихся и расходящихся насадков существуют оптимальные углы конусности. Наибольшей пропускной способностью обладает коноидальный Г. н., продольное сечение которого выполняется по форме вытекающей из отверстия струи. Г. н. специальных конструкций применяют в форсунках для распыления топлива.

  Расход жидкости при её истечении через Г. н. определяется по формуле

 

  где w_вых – площадь выходного сечения насадка, Н – напор, который обусловливает течение жидкости, m_нас – коэффициент расхода, определяемый опытным путём и зависящий от конструкции насадка, напора, а также от физических свойств жидкости.

  В результате сжатия потока при истечении жидкости в атмосферу в Г. н. может образоваться область с пониженным давлением (до образования вакуума – h_вак= 0,75 Н). Если давление достигнет предельного (0,1 Мн/м², или 10,33 м вод. ст.), произойдёт т. н. срыв работы насадка (нарушение сплошности сечения) и m_нас станет равным коэффициенту расхода для отверстия. Напор, при котором наступает это явление, называют предельным Н_пред, а его величина зависит от рода жидкости, её температуры и длины насадка [например, для холодной воды Н_пред = 0,14 Мн/м² (14 м вод. ст.)].

  Лит.: Френкель Н. З., Гидравлика, 2 изд., М. – Л., 1956.

  В. А. Орлов.

Гидравлический пресс

Гидравли'ческий пресс, машина для обработки материалов давлением, приводимая в действие жидкостью, находящейся под высоким давлением. Впервые Г. п. были применены в конце 18 – начале 19 вв. для пакетирования сена, выдавливания виноградного сока, отжима масла и т.п. С середины 19 в. Г. п. широко используется в металлообработке для ковки слитков, листовой штамповки, гибки и правки, объёмной штамповки, выдавливания труб и профилей, пакетирования и брикетирования отходов, прессования порошковых материалов, покрытия кабелей металлической оболочкой и др. Г. п. нашли распространение также в производстве пластмассовых и резиновых изделий, древесностружечных плит, фанеры, текстолита и др. Они применяются при синтезе новых материалов (например, искусственных алмазов).

  Действие Г. п. основано на законе Паскаля. Усилие возникает на поршне рабочего цилиндра, в который под высоким давлением поступает жидкость (вода или масло). Поршень связан с рабочим инструментом (рис. 1).

  Г. п. может иметь привод от насоса, насосно-аккумуляторной станции, парового, воздушного, гидравлического или электромеханического мультипликатора. Рабочие цилиндры располагаются горизонтально или вертикально.

  Давление рабочей жидкости для большинства Г. п. составляет 20—32 Мн/м² (200—320 кгс/см²), достигая в отдельных случаях (для синтеза алмазов) 450 Мн/м² (4500 кгс/см²). Стоимость обработки металла на Г. п. ниже, чем при обработке на молотах, а кпд выше. Г. п. не требует тяжёлого фундамента и не производит больших сотрясений и шума, что неизбежно при работе молота.

  Наиболее мощные Г. п. для объёмной штамповки (рис. 2) построены в 60-х гг. в СССР и развивают усилие 735 Мн (~ 75000 тс). Возможно создание Г. п. значительно больших усилий.

  Лит.: Машиностроение. Энциклопедический справочник, т. 8, М., 1948; Мощные гидравлические прессы, под ред. Б. В. Розанова, М., 1959.

  Б. В. Розанов, В. П. Линц.

Рис. 1. Принципиальная схема гидравлического пресса: 1 – рабочий цилиндр; 2 – плунжер (поршень); 3 – станина; 4 – подвижная поперечина; 5 – инструмент (штамп); 6 – цилиндр обратного хода; 7 – клапаны управления; 8 – насос; 9 – сливной бак; 10 – воздухо-гидравлический аккумулятор; 11 – наполнительный бак.

Рис. 2. Гидравлический пресс, развивающий усилие 735 Мн (~ 75000 тс).

Гидравлический прыжок

Гидравли'ческий прыжо'к, явление резкого, скачкообразного повышения уровня воды в открытом русле при переходе потока из т. н. бурного состояния в спокойное. Г. п. сопровождается образованием поверхностного «вальца», внутри которого сильно насыщенная воздухом жидкость находится в сложном вращательном движении.

  Г. п. обычно имеет место при пропуске потока через отверстия гидротехнические сооружений (водосливы, водоспуски и т.п.). Вследствие больших донных скоростей в зоне Г. п. могут появляться размывы русла. Теория Г. п. рассматривается в гидравлике.

Гидравлический радиус

Гидравли'ческий ра'диус, гидравлическая характеристика поперечного сечения потока жидкости, выражаемая отношением площади этого сечения к его т. н. смоченному периметру (т. е. к той части периметра, по которой происходит соприкосновение потока с твёрдыми стенками). Величина Г. р. изменяется в зависимости от размеров и формы поперечного сечения русла. Для заполненной трубы круглого сечения Г. р. равен четверти диаметра, для открытых русел большой ширины принимается равным средней глубине потока. Г. р. широко используется в гидравлических расчётах.

Гидравлический разрыв пласта

Гидравли'ческий разры'в пласта', создание трещин в горных породах, прилегающих к буровой скважине, за счёт давления на забое скважины в результате закачки в породы вязкой жидкости. Г. р. п. применяется для увеличения продуктивности нефтяных, газовых и нагнетательных скважин, образования непроницаемых экранов в горных породах, улучшения условий дегазации угольных пластов и т.д. Оборудование для Г. р. п. состоит из насосных агрегатов, развивающих давление до 50—70 Мн/м², производительностью около 10 л/сек, насосно-компрессорных труб, пакеров, позволяющих изолировать забой скважины от затрубного пространства, пескосмесительных агрегатов, ёмкостей для жидкостей, твёрдого материала, измерительной аппаратуры.

  При Г. р. п. в скважину закачивается вязкая жидкость с таким расходом, который обеспечивает создание на забое скважины давления, достаточного для образования трещин. Трещины, образующиеся при Г. р. п., имеют вертикальную и горизонтальную ориентацию. Протяжённость трещин достигает нескольких десятков м, ширина несколько мм или см. После трещинообразования в скважину закачивают смесь вязкой жидкости с твёрдыми частичками (обычно крупно– и среднезернистым песком, с диаметром зёрен около 0,5—1,0 мм) для предотвращения смыкания трещин под действием горного давления. Применяемая при Г. р. п. концентрация песка в жидкости 100—200 г/л, количество песка до несколько десятков т (имеются примеры Г. р. п. с закачкой в трещины сотен т песка). Выбор жидкости зависит от типа пласта: в пластах, насыщенных нефтью, используются главным образом углеводородные жидкости (минеральные масла, высоковязкие нефти, нефти с добавкой асфальтита и т.д.); в водонасыщенных пластах – жидкости на водной основе (продукты целлюлозной промышленности, эмульсии и т.д.). Для увеличения протяжённости трещин применяются добавки к рабочей жидкости, снижающие её фильтруемость. Используется сочетание Г. р. п. с обработкой скважин соляной и плавиковой кислотами. Если пласт, подвергаемый гидравлическому разрыву, состоит из нескольких пропластков, применяются способы поинтервального Г. р. п., позволяющие образовать трещины в каждом из них. Метод Г. р. п. в СССР заметно повысил продуктивность нефтяных скважин (в отдельных случаях в несколько раз) и приёмистость нагнетательных скважин, используемых при заводнении нефтяных пластов.

  Лит.: Максимович Г. К., Гидравлический разрыв нефтяных пластов, М., 1957; Желтов Ю. П., Деформации горных пород, М., 1966.

  Ю. П. Желтов.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ГИ)"