CC BY
17
© В.П. Дьяченко, 2014
УДК 621.867.2 В.П. Дьяченко
ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНВЕЙЕРОВ С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ ЛЕНТЫ С ХОДОВЫМИ КАРЕТКАМИ
Дана оценка допустимых конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой на основе проведенных исследований прочности соединений ленты с ходовыми каретками и возможной области их применения на основе расчета действующих и разрушающих усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками.
Ключевые слова: конвейеры с подвесной лентой, эксплуатационные параметры.
Совершенствование средств конвейерного транспорта всегда было актуально научно-технической задачей для горнодобывающей промышленности. Однако оно сдерживалось инерцией системы крупносерийного производства этих машин. С переходом нашей страны на рыночную экономику появилась возможность реализовать по индивидуальным заказам предприятий многие перспективные технические идеи, не нашедшие в прошлом материального воплощения. К их числу относятся конвейеры с подвесной лентой.
Опыт эксплуатации в различных отраслях горной промышленности России показал, что эти конвейеры имеют ряд преимуществ, по сравнению с обычными ленточными конвейерами: возможность повышения желобчатости ленты без резких перегибов, отсутствие ее боковых смещений и «шевеления» транспортируемого груза, приспособленность к транспортированию крупнокусковых, липких и пылящих грузов, возможность повышения угла наклона и уменьшения радиуса изгиба конвейера, пониженные требования к точности установки става (особенно при частой его передвижке) и др.
Однако реализация преимуществ этих конвейеров связана с решением специфических для них проблем, одной из которых являются большие усилия, возникающие в соедине-
ниях ленты с ходовыми каретками, особенно на участке загрузки конвейера горной породой, которые являются определяющими при выборе конструктивных и эксплуатационных параметров.
Для определения рациональных параметров подвесных ленточных конвейеров и оценки возможной области их применения необходимо сопоставить величину действующих и разрушающих усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками.
Действующая вертикальная нагрузка на один пролет между подвесками на участке загрузки конвейера определяется как [1, 2]
С= у Рг (1к + Нп Кд)д + рл д Бл 1к ; (1)
где у - насыпная плотность транспортируемого груза; Рг -наибольшая возможная площадь поперечного сечения груза на ленте (определяется на линейном участке конвейера); 1к -шаг между ходовыми каретками; Нп - высота падения груза на ленту; Кд - коэффициент динамичности, учитывающий неравномерность гидродинамического давления потока груза на ленту (принят предельно возможным, равным 1,5); д -ускорение свободного падения; рл - масса 1 м2 ленты.
Условие достаточной несущей способности подвесок ленты на участке загрузки конвейера записывается в виде:
[С] > С, (2)
где [С] - допустимая вертикальная нагрузка на один пролет, [С]= (1/пз)-2РзтР; (3)
Р - усилие разрушения соединения ленты с кронштейном ходовой каретки; в - угол наклона кронштейна; пз - коэффициент запаса прочности соединения.
Для установления угла наклона кронштейнов на участке загрузки подвесной конвейерной ленты нами выполнены теоретические исследования [3], на основе которых определены геометрические параметры желоба ленты. Определяющими геометрическими параметрами считались рабочая ширина ленты Бр = Вл - 2ДВ, где Вл - полная ширина ленты, ДВ - расстояние от борта ленты до кромки кронштейна ходовой каретки, ширина навески ленты Вн (расстояние между центрами сечения направляющих труб конвейера).
Для определения разрушающего усилия резинотканевой ленты в болтовом соединении с кронштейном ходовой каретки нами выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований [3].
На кафедре Горной механики и транспорта МГГУ проведены также экспериментальные исследования усталостной долговечности конвейерных лент в двухболтовом соединении с кронштейнами ходовых кареток (ленты ТЛК-200, ТЛК-400 и 2Л500-ЕР) при гармоническом законе изменения нагрузки и различных значениях коэффициента асимметричности цикла нагружения (от 0 до 0,33), которые характерны при переходах ленты с верхней ветви на нижнюю и наоборот. Установлено, что для обеспечения долговечности в 560000 циклов нагружения (что означает для конвейера длиной 50 м при скорости движения ленты 2 м/с - 7800 часов машинного времени) достаточно принимать при расчетах максимальный уровень нагружения соединений равным не более 1/8 от разрушающей статической нагрузки. Таким образом, можно принимать коэффициент запаса прочности соединений равным 8.
Результаты сопоставления величины действующих и разрушающих усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками для некоторых типов лент приведены на рис.1.
На рисунке также показан угол наклона кронштейнов на участке загрузки, соответствующий данной ширине навески ленты (отмечен индексом 3), а также угол, образующийся при переходе на линейную часть конвейера, по которому определялось возможное количество груза на ленте (отмечен индексом Л). Таким образом, предельно возможное количество груза на ленте в зависимости от этого угла и сам этот угол рассчитаны по линейному участку.
При углах желобчатости ленты не менее 300 и шаге кареток 1м предельно допустимыми параметрами конвейера являются: ширина ленты 1 м и насыпная плотность груза для пятипрокладочной ленты типа ТК-200 - 0,8 т/м3 , а для ленты ТК-400 - 1 т/м3 (при нормативном коэффициенте запаса прочности двухболтового соединения, равном 8). Увеличение допустимой насыпной плотности груза возможно за счет повышения угла желобчатости (уменьшения ширины навески ленты), однако увеличение ширины ленты до 1,2 м с целью
Рис. 1. Зависимости фактической (пунктир) и предельно допустимой (сплошные линии) вертикальной нагрузки на один пролет между ходовыми каретками на участке загрузки конвейера от относительной ширины навески ленты и угла наклона
кронштейнов: в сносках к пунктирным линиям приведена соот-ветствуюшая ширина ленты в метрах, к сплошным - число прокладок для ленты типа ТК-200 (знаком х2 отмечена лента удвоенной прочности типа ТК-400); одной, двумя и тремя звездочками отмечены кривые для насыпной плотности груза, соответственно, 0,8; 1,0 и 2,5 т/ м3
повышения обьемной производительности конвейера потребует почти двухкратного увеличения прочности ее каркаса.
С целью определения возможной области применения конвейеров с подвесной лентой, прежде всего по приемной способности и производительности нами рассчитаны эти эксплуатационные параметры на основании графиков, приведенных на рис. 1. (табл. 1, 2, 3)
Приемная способность и производительность определялись по формулам:
= 60 % м*/мин, (4)
^ = (5)
с 2
где Ьг - площадь сечения груза на ленте, м ; ул - скорость движения ленты (принята предельная для действующих конвейеров - 2 м/с); рг - насыпная плотность груза, т/м3.
0,77 0,84 0,91 0,98 1,05 1,12 Вн.'В л
80" 70° 60° 45е 32е 0° РАЗ
60° 53е 48° 37е 22е 0° РАЛ
Таблица 1
Приемная способность конвейеров с подвесной лентой в зависимости от угла наклона кронштейнов ходовых кареток, м3/мин
Ширина ленты, м Угол наклона кронштейнов, Рал, град
60 48 40 33 22 12
0,8 13,4 13,1 13,2 13,1 12,5 7,4
1,0 20,9 20,4 20,6 20,5 19,6 11,5
1,2 30,1 29,4 29,7 29,5 28,2 16,6
Таблица 2
Предельно возможная производительность конвейеров с подвесной лентой в зависимости от угла наклона кронштейнов ходовых кареток, т/час
Насыпная плотность груза, т/м3 / ширина ленты, м Угол наклона кронштейнов, рАЛ, град
60 48 40 33 22 12
0,8/1,2 1445 1411 1426 * * *
1,0/1,0 1254 1224 1236 1230 1200 *
1,2/0,8 1286 1254 1267 * * *
Примечание * - недопустимые сочетания параметров конвейера с лентой ТК-400 (5 прокладок)
Таблица 3
Максимальная производительность и допустимые параметры конвейера в зависимости от насыпной плотности груза
Допустимые параметры конвейера Насыпная плотность груза, т/м3
0,8 1,0 2,5
Ширина ленты, м 1,2 1,0 0,8
Угол наклона кронштейнов, град 60 60 60
Максимальная производительность, т/час 1445 1254 1286
Минимально допустимый угол наклона кронштейнов, град 40 27 40
Рис. 2. Приемная способность конвейеров с подвесной лентой в зависимости от угла наклона кронштейнов ходовых кареток
Рис. 3. Предельно возможная производительность конвейеров с подвесной лентой в зависимости от угла наклона кронштейнов ходовых кареток
Поскольку приемная способность конвейера прямо пропорциональна квадрату ширины ленты, на рис. 2 данные табл. 1 представлены одной кривой для относительной величины Упр/Рд2. На рис. 3 показаны данные табл. 2 в рабочих диапазонах углов наклона кронштейнов.
Анализ приведенных выше таблиц и графиков позволяет сделать выводы, что при различной насыпной плотности груза (0,8 - 2,5 т/м3) предельно возможная массовая производительность конвейера изменяется в очень узком диапазоне (1254-1445 т/час) (рис. 4).
При этом в значительной степени изменяется только ширина ленты (0,8 - 1,2 м). Отметим, что расчеты выполнены для ленты ТК-400 (5 прокладок). Но увеличение ширины ленты для всех рассмотренных грузов еще на одну градацию для некоторого повышения производительности потребует, согласно нашим расчетам, не менее двукратного увеличения удельной прочности ленты. Это представляется нецелесообразным.
0,В 1
Рис. 4. Предельно возможная производительность конвейера в зависимости от на-сьпной плотности груза
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дьяченко В.П., Волин И.А. Предельно допустимые параметры подвесных ленточных конвейеров по прочности соединений ленты с ходовыми каретками/ Горная механика и транспорт. Отд. выпуск ГИАБ, № ОВ16.-М.: Изд-во Горная книга, 2009, с. 170-175.
2. Дьяченко В.П., Волин И.А. Определение усилий в кронштейнах ходовых роликов подвесных ленточных конвейеров на участке загрузки./ Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2007, № 1, с 322-324.
3. Дьяченко В.П., Волин И. А. Допустимые нагрузки в соединениях подвесной конвейерной ленты с кронштейнами ходовых роликов / Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2007, № 2, с.322-324. ВШИ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Дьяченко В. П. - кандидат технических наук, профессор кафедры «Горная механика и транспорт», МГИ НИТУ МИСиС.
Dyachenko V.P., Candidate of Engineering Sciences,
Moscow mining Institute National University of Science and Technology "MISIS" (MISIS)
REFERENCES
1. D'yachenko V.P., Volin I.A. Predel'no dopustimye parametry podvesnykh len-tochnykh konveierov po prochnosti soedinenii lenty s khodovymi karetkami (Maximum permissible parameters of hanging conveyor belt on the durability of connection of the tape to the road carriages). Gornaya mekhanika i transport. Otd. vypusk GIAB, № OV16. Moscow. Izd-vo Gornaya kniga, 2009, pp. 170-175.
2. D'yachenko V.P., Volin I.A. Opredelenie usilii v kronshteinakh khodovykh ro-likov podvesnykh lentochnykh konveierov na uchastke zagruzki (Definition of efforts in brackets running ro-licks suspended conveyor belts at the site of loading). Gornyi informatsionno-analiticheskii byul-leten'. Moscow. MGGU, 2007, No. 1, pp. 322-324.
3. D'yachenko V.P., Volin I.A. Dopustimye nagruzki v soedineniyakh podvesnoi konveiernoi lenty s kronshteinami khodovykh rolikov (Permissible load in connection suspended conveyor belts with brackets rollers). Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. Moscow. MGGU, 2007, No. 2, pp.322-324.
