Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время во многих странах мира значительно ужесточены меры по охране окружающей среды. Это способствует интенсивному развитию герметически закрытых способов транспортирования и перегрузки экологически опасных грузов. Одной из удачных разработок для решения такого рода задач является конструкция ленточного трубчатого конвейера, которая была создана в семидесятых годах прошлого века и получила широкое распространение в настоящее время.
Ленточный трубчатый конвейер обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с ленточным конвейером традиционной конструкции. Он экологически более безопасен вследствие герметичности замкнутой в трубу ленты на протяжении всей трассы транспортирования груза, что препятствует пылению груза в окружающую среду без сооружения сложных укрытий, при этом обеспечивается защита транспортируемого груза от воздействия различных природных факторов, таких как осадки и ветер; исключаются просыпи транспортируемого груза, а следовательно, уменьшаются эксплуатационные расходы, связанные с уборкой просыпей со става на различных участках трассы; обеспечивается возможность создания пространственной трассы с вертикальными и горизонтальными изгибами и, таким образом, устраняются дополнительные перегрузочные пункты, снижающие надежность конвейерных линий; исключается контакт бортов ленты с опорной металлоконструкцией и повышается срок службы ленты; вследствие меньшего провисания ленты между роликоопорами снижаются динамические воздействия на транспортируемый груз и уменьшается его измельчение; ленточные трубчатые конвейеры позволяют реализовать кратчайшие пути транспортирования, мало зависящие от особенностей местности, а также обеспечивают возможность одновременного транспортирования грузов на верхней и нижней ветвях.
Несмотря на достаточно широкое распространение ленточных трубчатых конвейеров различных конструкций, в научно-технической литературе практически отсутствует описание теоретических и экспериментальных исследований, которые могли бы стать основой для проектирования как ленточных трубчатых конвейеров, так и их трасс, а также при оценке их технико-экономических показателей и установлении рациональных областей применения.
Таким образом, установление некоторых важнейших параметров ленточного трубчатого конвейера является актуальной научной задачей.
Целью работы является обоснование физико-механических свойств конвейерных лент и параметров конвейера, обеспечивающих герметичность замкнутого объема внутри конвейерной ленты трубообразной формы, и установление допустимых радиусов изгиба трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости в зависимости от свойств конвейерных лент, расчетных и конструктивных параметров конвейера.
Идея работы состоит в том, что обоснование физико-механических свойств конвейерных лент и параметров линейной части конвейера, обеспечивающих герметичность замкнутого объема внутри конвейерной ленты трубообразной формы, и установление радиусов изгиба трассы ленточного конвейера в горизонтальной плоскости выполнены с использованием разработанной для ЭВМ цифровой модели, адекватно отражающей реальные деформационные процессы, возникающие в ленте трубчатого конвейера.
Основные научные положения, выносимые на защиту, разработанные лично автором, и их новизна:
математическая и цифровая модели линейной части ленточного трубчатого конвейера, позволяющие определить физико-механические свойства конвейерных лент, обеспечивающих герметизацию объема внутри конвейерной ленты;
математическая и цифровая модели линейной части ленточного трубчатого конвейера, учитывающие физико-механические свойства конвейерных лент и позволяющие определить допустимые радиусы изгиба трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости в зависимости от конструктивных параметров конвейера и условия безотрывного движения ленты по роликоопорам;
метод расчета радиусов кривизны при изгибе трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости, учитывающий степень загрузки конвейера, натяжение ленты, ее физико-механические свойства и расстояние между поддерживающими роликоопорами. Научная новизна работы состоит в разработке математической и
цифровой моделей линейной части ленточного трубчатого конвейера, метода определения физико-механических свойств ленты ленточного трубчатого конвейера, обеспечивающих герметичность внутреннего объема, в установлении зависимости радиуса изгиба трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости от основных параметров конвейера при условии безотрывного движения ленты по роликоопорам.
Обоснованность и достоверность научных положений, методология и методы исследования.
Достоверность основных научных положений подтверждается анализом существующих экспериментальных и теоретических данных, данных моделирования на ЭВМ основных математических моделей, анализом значимости и практической интерпретацией выявленных эффектов, возникающих в конвейерной ленте ленточного трубчатого конвейера при различных конструктивных параметрах конвейера.
Теоретические исследования основаны на теории упругости, сопротивлении материалов, математическом анализе, прикладной механике, математической статистике.
Экспериментальные исследования выполнены на специально разработанном стенде, а также путем моделирования на ЭВМ методом конечных элементов (МКЭ) линейной части ленточного трубчатого конвейера при различных физико-механических свойствах ленты и конструктивных параметрах става.
Научное значение работы состоит в создании на ЭВМ на основании математической модели адекватной ей цифровой модели линейной части ленточного трубчатого конвейера, позволяющей определять физико-механические свойства конвейерных лент, обеспечивающих герметичность внутреннего объема, а также допустимые радиусы изгиба линейной части ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости в зависимости от его параметров.
Практическое значение работы состоит в разработке методики расчета допустимых радиусов изгиба трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости в зависимости от конструктивных параметров конвейера и физико-механических свойств лент, обеспечивающих герметичность внутреннего объема ленты.
Реализация результатов работы. Пакет цифровых моделей передан ОАО НПО «ВНИИ! 11 МАШ» и на основании выполненных исследований разработана методика по обоснованию жесткости используемых в ленточных трубчатых конвейерах лент и рациональных радиусов изгиба трассы ленточного трубчатого конвейера в горизонтальной плоскости, которая принята ОАО НПО «ВНИИПТМАШ» к использованию при разработке ленточных конвейеров данного типа.
Апробация работы. Работа и основные её положения докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка -2004,2005» в МГТУ, на научных семинарах ОАО «ВНИИПТМАШ» и ИГД им. А.А. Скочинского. Результаты
работы использованы в учебном процессе при выполнении лабораторных работ по специальностям МОП и ГМО.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано три научных статьи.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 76 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 96 наименований.
