CC BY
51
© А. Аитоньяк, 3. Бик, 2002
УАК 622.62
Л. Аитоньяк, 3. Бик
КОМПЬЮТЕРНЫЙ МЕТОЛ ВЫБОРА КРУГЛОЗВЕННЫХ НЕПЕЙ АЛЯ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, СЛЕЛАННЫХ FASING S.A. АЛЯ ПАННИРНЫХ ЗАБОЙНЫХ КОНВЕЙЕРОВ
1. Горный стандарт и плоские звеньевенные цепи
Развитие высокопроизводительных технологий разработки длинными очистными забоями требует применения круглозвенных цепей самого высокого качества. Иначе, это было бы невозможно. Горные цепи, допускающие сверхбольшие усилия производятся в трех странах только, а именно в Англии, Германии и Польше. Главная группа фирмы Fasing S.A. является Польским изготовителем таких цепей. Высокое качество произведенных цепей характеризуется применением новых материалов и новых технологий производства и методов обработки при высокой температуре. В настоящее время, средняя связующее звено, в которой отношение шага звена p к диаметру стержня d находится в пределах 3.0 < P/d < 4.0, произведено по требованию угольной промышленности. Однако, ввиду кинематики соединения цепи с цепным колесом рекомендуется принять p/d < 3.8. Номинальные размеры цепей изготовляемого диапазона от 14x50 mm к 48x152 mm. Их изготовление выполняется по стандарту PN-G-46701:1997, который выполняет требования стандартов DIN 22252 (1999) и МЕЖДУНАРОДНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ (iSO) 610 (1990E). Завод начал в последнее время производство цепей, механические свойства которых увеличены по сравнению с данными стандартов. Они разработаны как цепи класса PW9, C-высшего качества и D-3. Обычная цепь класса C согласно стандарту МЕЖДУНАРОДНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ и PN, как и цепи Германии, соответствующие классу 2 согласно DIN имеют стандартные параметры: его разрушающая сила - мин. 800 МПа, а окончательное удлинение под предельной нагрузкой -мин. 14 %, удлинение под испытываемой нагрузкой 600 МПа - максимум 1.6 %.
Цепи с улучшенными механическими свойствами
ны в ряде размеров, щихся с 18x64 мм и в двух сиях - как круглозвенные цепи, так и плоские цепи.
Кроме круглозвенных цепей имеются также плоские цепи, которые содержатся в
ме производства Главной Группы Fasing S.A. По сравнению с ными цепями эти цепи характеризуются тем, что вертикальные звенья (рис. 1) сглажены.
Вследствие этого, для сохранения усилия связи высота звена сокращена так, чтобы высота вертикальных соединительных звеньев 42 имела длину 115 мм, то есть это было меньше чем в случае обычной цепи, высота соединительных звеньев которой 38 , а длина 121 мм.
Вертикальные соединительные звенья, в которых высота звеньев 38, идентичны обычной цепи с высотой 34 и таким образом составляющий 109 мм (рис. 2). Точно так же в цепи со сглаженными звеньями 34 вертикальные звенья имеют ту же самую высоту как обычные цепи 30, и таким образом составляют 97мм. Специальный проект плоских цепей имеет в результате увеличенную поверхностью вертикальных соединений и, как следствие, уменьшение давления, на направляющие конвейера, увеличение сопротивления вертикальных звеньев износу, облегчение зацепления на приводных колесах.
Выполняя специфические требования клиента, Fasing S.A. предлагает согласовать любую пару цепей любой длины.
Они используются для соединения цепей при замене изношенных звеньев на цепях конвейеров и угольных стругов. Звенья могут работать как в вертикальных так и в горизонтальных положениях. Среди многих преимуществ - наиболее важное - легкий сборка и разборка выше звеньев. Соединительные звенья проверенны на нагрузку. Сертификат механического испытания свойств имеется. Механические свойства этого типа соединения звеньев - согласно техническим требованиям, сформулированным Fasing S.A., находятся в соответствии с Польским стандартом PN.
2. Горные звеньевые цепи связи с увеличенными механическими свойствами
Номинальные параметры нагрузки на горные звеньевые цепи в зависимости от класса определены в таблице. Таблица содержит также эксплуатационное напряжение в соответствии с проектом нового стандарта DIN-22252-1.
Цепи класса PW9 характеризуются оптимальным соотношением прочностных свойств и гибкости. Поэтому, они подходящие для панцирных конвейеров, используемых при особенно трудных условиях эксплуатации. Специальная технология обработки
Рис. 1. Размеры плоских звеньевых цепей. Цепь размером 038X146 мм
ПАРАМЕТРЫ НАГРУЗКИ НА КРУГЛОЗВЕННЫЕ И ПЛОСКОЗВЕННЫЕ ЦЕПИ
Класс цепи по Fasing SA Натяжение, МПа Удлинение, % Число циклов в эксперименте на усталость проведено в тысячах
Эксплуата- ционное натяжение Натяжение при испытании Разрушающее натяжение, минимальное Натяжение при испытании, максимальное Разрушающее натяжение, минимальное
с** 500 600 800 1,6/1,6* 14/11* 70
PW9 560 600 900 1,4/1,6* 17/14* 90
C-Super 560 650 900 1,6/1,6* 18/14* 130
D-3 625 750 1000 1,9/1,6* 18/14* 130
* Для плоских цепей **по DIN-22252 и международной организации по стандартизации-610
ских звеньев цепи
Рис. 3. Универсальное соединительной звено 0 X 126
Рис. 4. Диаграмма, иллюстрирующая различия в механических свойствах между классами цепей C, PW9, C-Super and D-3 круглозвенных цепей, изготовляемых Главной Группой Fasing S.A
при высокой температуре нашла применение в производстве этих цепей. В результате получено оптимальное проникновение в структуру каждого звена цепи, так называемых твердых арочных и пластичных сегментов преимущества таких цепей:
• увеличенное сопротивление мест контакта
звеньев к износу, произведенному приводными звездочками;
• увеличенное сопротивление внутренних дуг звеньев трению;
• уменьшена чувствительность к изменению нагрузки.
Цепи класса C-высшего качества характерны тем, что самые последние разработки материала были представлены в процесс производства, чтобы оптимизировать химическую композицию стали и технологию обработки. В результате, значения их параметров силы - мин. на 12 % выше чем цепей класса C.
Цепи класса D-Зобъединяют все уточнения, которые являются характерными для цепей класса PW9 и класса C-высшего качества.
Где имеется большая опасность коррозии, не желательно использовать цепи с увеличенными свойствами (класса PW9 и D-3) из-за возникновения коррозии и разрушений. В зависимости от агрессивности окружающей среды следует использовать цепи:
• в нормальной версии - высокая температура и калибровка;
• при сохранении - с антикоррозийной смазкой (когда цепь должны хранить);
• горячая гальванизация;
• изготовленные из специальной стали.
В согласии с эффектом Rebinder силовые параметры цепей, к которым применились покрытия, уменьшаются примерно до 4-8 %, что должно быть принято во внимание всякий раз, когда цепи отобраны, и подходящие вычисления сделаны. Изображение схематически иллюстрирование усилия цепей данного класса в системе нагрузки и удлинение показано на рис. 4. Диаграммы этого типа получены в результате статических испытаний, выполненных на
Рис. 5. Упрощенная схема компьютерного алгоритма выбора цепи
испытательной машине. Процесс удлинения составлен из двух стадий: первая стадия, в которой удлинение является пропорциональным нагрузке (закон Гука), и в другую стадию в которой удлинение, увеличивается быстро и непропорционально повыше -нию нагрузки.
Удлинение под предельной нагрузкой должно быть настолько большим насколько возможно, потому что разрушающая энергия, другими словами, работа, необходимая для разрушения цепи, связана с этим процессом. Более того - энергия сопротивляется перегрузкам цепи. Область под кривой напряжения, соответствует этой энергии. Приблизительно, это - область треугольника, расширенного областью прямоугольника (рис. 4). Реальное значение удлинения цепи под предельной нагрузкой всегда больше чем минимальное значение этого удлинения, данного в стандартах (таблица). Практически, это всегда выше чем на 10 % от длины цепи.
3. Преимущества цепей, характеризующихся увеличенными усилиями
Парадигма, говорящая: "то, что является массивным - хорош, но все еще лучше, когда особенностью является более высокая сила" - становится преобладающим в процессе построения горных машин. В особенности это применимо к горным цепям. Однако, предложенные решения должны быть развиты при балансировании всех аспектов проблемы. Тенденция к чрезмерному увеличению усилия цепи при применении материалов, содержащих сложения титан и бор, вызвала серьезные осложнения в работе на длинных угольных забоях, которые имели место в США. Увеличенная сила цепи делает возможным увеличить мощность двигателей панцирного конвейера и обеспечивать более высокий процент мощности, используемой для перевозки извлеченного угля.
Например, позвольте нам рассмотреть цепь, составленную из круглых звеньев 2x30x108 мм класса С и сравнить с цепью, характеризованной теми же самыми геометрическими параметрами, но сделанной по классу 0-3. В случае цепи класса С разрушающее усилие имеет значение 2 х 1130 кН, тогда как в случае класса 0-3 эта величина - 2 х 1410 кН. Принимая во внимание, что вес цепи и скребков - q = 0.69 кН, длина забоя Ь = 220 м., скорость цепи V = 1.42 м/с, коэффициент сопротивления к движению пустого конвейера с = 0,4, коэффициент полезного действия двигателей п = 0.8, коэффициент запаса прочности цепи Б = 2 и отношение крутящего момента к номинальному крутящему моменту к = 2.4, получаем следующие формулы допустимой мощности двигателей панцирного конвейера при соответствующих усилиях цепи:
ШорС = РС2^(Б-к-з) = 1130 2-1,42/(2 2,4 0,8) =
= 836 кВт
и таким образом мощность двигателей конвейера составляет: 2 х 400 кВт = 800 кВт. В случае цепи класса 0-3 это получено, от ^ор0-3 =1043 кВт и мощность двигателей может иметь 2 х 500 кВт = 1000 кВт. Определение мощности, которая может
быть использована для транспортирования материала, имеет существенное значение. Мощность, необходимая для преодолевать сопротивления:
NpC= NpD-3 = L2 q c v = 220 2 0,69 0,4 1,42= 175 кВт.
Таким образом, мощность, используемая для транспортирования материала, составит NuC = NdopC - NpC = 800 - 175 = 625 кВт и NuD-3 = = 1000 - 175 = 825 кВт.
Отношения составят
PzD-3 /PzC= 1,248; NdopD-3 /NdopC =
= 1,25 и NuD-3 /NuC = 1,32.
Таким образом, увеличение в силе цепи на 25 % вызывает увеличение на 25 % мощности двигателей, и увеличение на 32 % мощность на преодоление сопротивления движению. Применение размеров цепи 2x34x126 мм класса C позволило бы установку мощности двигателей 2 x 500 кВт, но используемая для перевозки материала мощность имела бы значение NuC = 790 кВт. Потребность увеличения диаметра приводного шкива также как большой веса цепи с определенным числом циклов усталости, составляет дополнительное неудобство. Преимущества цепи с плоскими связями состоят в их приведенной высоте и исключительно высоком усилии, в применимости для панцирных конвейеров с низкими размерами направляющих и в возможности использования этой цепи вместо обычных цепей, которые находятся в действии в панцирных конвейерах в настоящее время.
4. Выбор цепей для забойных панцирных конвейеров (ЗПК)
В этом выборе цепи, Главная Группа Fasing S.A. следует тому принципу, что нет таких цепей, которые отвечали бы всем требованиям. Имеется, однако, цепи, лучше всего удовлетворяющие определенным условиям. Этот принцип осуществлен в методе компьютерного выбора цепи, разработанного для Fasing S.A. в Силезском Техническом Университете.
Наиболее важные критерии выбора цепи следующие: длина, наклон, мощность пласта и ширина длинного очистного забоя, производительность очистного комбайна, зольность материала (количество отбракованной породы), химическая агрессивность окружающей среды, например кислотность воды, статические и динамические нагрузки при эксплуатации цепи, пара-
метры двигателя ЗПК (мощность), типы муфт, используемых между двигателем и редуктором, устройства безопасности перегрузки, вид и тип ЗПК, предполагаемая долговечность цепи и т.д.
Упрощенная схема компьютерного алгоритма выбора цепи представлена на рис. 5. Неотделимая часть программы компьютера - математическая модель и много таблиц с входными данными, также как термины и символы, применяемые в этой программе. Запрос Интернета позволяет делать вычисления в любом месте.
Этот метод используется Fasing S.A., он обогащен техническим опытом людей, имеющих дело с этим предметом, что облегчает нахождение надлежащего решение, отвечающего требованиям, заявленным угольными шахтами.
5. Общие замечания
Представление горных цепей, составленных из круглых и плоских звеньев с очень разными усилиями и геометрическими параметрами, нуждается в разработке надлежащих процедур для выбора цепей, подходящих для панцирных конвейеров. Критерии выбора следующие:
• Назначение цепи и эксплуатационные режимы, например тип груза.
• Ведомственные инструкции или рекомендации, заявленные в технической и эксплуатационной документации оборудования, в котором цепи должны использоваться.
• Эксплуатационные режимы работы: длина, наклон и изгиб панцирных конвейеров, установленная мощность двигателей, высота и срок службы забоя, доля пустой породы в извлеченном материале, тип и вид муфт, включая тех, которые обеспечивают плавный запуск, число цепей и их местоположение в направляющих.
Детальные критерии также как и компьютерная программа для выбора цепей с круглыми и с плоскими звеньями для панцирных забойных конвейеров были разработаны и в настоящее время находятся в распоряжении производителя.
Ключевые слова: панцирные забойные конвейеры для горнодобывающей промышленности, звенья цепи, механические свойства, компьютерный метод выбора цепи для ЗПК.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Antoniak J. Urz№dzenia я syste-my transportu podziemnego w kopal-niach. Wyd. 2. Wydawnictwo ” Lb l№sk, Katowice, 1990.
2. Antoniak J. Механические Свойства и применение цепей для горной промышленности с высокими
сопротивления, добывающего цепи связей. LOADO 2001, Технический Университет Кошице, 6-8 июня 2001, s. 201-204.
3. Antoniak J., Suchoc J. Gyrnicze przeno нь niki zgrzebdowe. Wydawnictwo ” Í l№sk", Katowice, 1983.
4. Главная группа Fasing PLC: Каталог: Угольные цепи. Соединительные звенья. Комплектующие Катовицы, 2000.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Джерси Антоньяк- профессор, доктор технических наук, Силезский Технический университет, Гливицы, Польша. Здзислав Бик - магистр, главная группа Fasing S.A., Катовицы, Польша.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок: fasing S Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
АНТОНЬ~1
в:\По работе в универе\2002\Папки 2002^1аЬ8_02 С:\и8еге\Таня\АррБа1а\Коат1^\М1сго80й\ШаблоныШогта1Ло1т Компьютерый метод выбора горных круглозвенных цепей , сделанных
Alexandre Katalov
09.07.2002 11:01:00 25
09.07.2002 11:47:00 Alexandre Katalov 42 мин.
28.11.2008 18:54:00 4
2 132 (прибл.)
12 156 (прибл.)
