Введение к работе
Актуальность работы. Использование разрабатываемого двухконтурного вертикального ленточного конвейера на обогатительных фабриках и дробильно-сортировочных заводах горной промышленности позволит существенно улучшить технико-экономические показатели транспортирования сыпучих грузов, компоновку транспортного и технологического оборудования и уменьшить размеры землеотвода. Однако в настоящее время для выбора параметров разрабатываемого перспективного двухконтурного вертикального ленточного конвейера отсутствуют необходимые для расчета данные, связанные с определением статических сопротивлений движению лент обоих контуров на их вертикальных участках. Эти данные могут быть получены только экспериментальным путем при исследовании бокового давления транспортируемого груза на ленты обоих контуров. Кроме того, для обеспечения экономичной и безопасной эксплуатации конвейера необходима разработка и обоснование параметров улавливающего устройства, срабатывающего при возможном обрыве ленты грузонесущего контура.
Данной проблемой занимались такие ученые, как Ю.Д. Тарасов, А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков, М.П. Александров, Ю.А. Пертен и др.
Цель работы: разработать методику тягового расчета двухконтурного вертикального ленточного конвейера с системой улавливания, обеспечивая эффективную и безопасную его работу.
Идея работы: для определения статических сопротивлений движению при транспортировании груза на вертикальном участке конвейера и параметров системы улавливания грузонесущего контура, следует учитывать боковое давление транспортируемого груза, размещенного между полками, на ленты обоих контуров конвейера.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
-
Выполнить анализ существующих конструкций вертикальных и крутонаклонных конвейеров, принципов их действия и методик тягового расчета.
-
Разработать лабораторный стенд и методику экспериментальных исследований величины бокового давления транспортируемого груза в зависимости от принятых параметров конвейера.
-
Изготовить экспериментальный стенд и провести его наладку.
-
Провести стендовые исследования и выполнить обработку экспериментальных данных.
-
Разработать уточненную математическую модель вертикального ленточного конвейера.
-
Обосновать компоновочную схему и конструкцию опорных элементов для транспортируемого груза.
-
Разработать методику расчета и выбора параметров улавливающих устройств для обеих ветвей ленты грузонесущего контура.
Методы исследований. В основу проведенных исследований положен системный подход к изучаемому объекту. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий анализ существующих конструкций крутонаклонных конвейеров, анализ существующих конструкций и методик расчета улавливающих устройств, теоретический анализ с использованием методов классической теоретической механики, механики насыпных грузов и экспериментальные исследования на лабораторном стенде.
Научная новизна: Установлены зависимости между статическими сопротивлениями движению тягово-несущего и фиксирующего контуров двухконтурного вертикального ленточного конвейера и нагрузками на рабочие органы системы его улавливания с учетом бокового давления транспортируемого груза на ленты обоих контуров и конструктивными параметрами несущих элементов грузонесущего контура при различных физико-механических свойствах транспортируемого груза.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Для определения значения шага расстановки полок на грузонесущем контуре двухконтурного вертикального ленточного конвейера следует руководствоваться рациональным значением бокового давления транспортируемого груза с различными физико-механическими свойствами, что позволяет определять величины статических сопротивлений движению лент обоих контуров на вертикальном участке конвейера и нагрузки на рабочие органы системы улавливания ветвей грузонесущего контура. Установлено, что для конвейеров с шириной ленты грузонесущего контура свыше 1 м рекомендуется принимать шаг расстановки полок не более 0,6 м.
-
Установлено, что величина бокового давления транспортируемого груза на ленты обоих контуров на вертикальном участке конвейера пропорциональна коэффициентам подвижности, шагу расстановки полок на грузонесущем контуре и коэффициенту пропорциональности между величиной максимального и средне взвешенного бокового давления, а при заданных физико-механических свойствах транспортируемого груза – экспоненциально зависит от шага расстановки полок на ленте грузонесущего контура.
-
С целью улавливания обеих ветвей ленты грузонесущего контура, в случае его обрыва, следует обеспечивать фиксацию их фрикционными плитами, кинематически связанными двуплечими рычагами с противовесами, а расчетное тормозное усилие определяется с учетом уменьшения его величины за счет бокового давления транспортируемого груза, при этом отношение плеч двуплечих рычагов системы улавливания рекомендуется принимать в пределах 68 при массе противовеса на большем плече до 500 кг.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается лабораторными исследованиями, проводимыми на экспериментальном стенде, и обработкой полученных в ходе исследований данных с использованием математических методов обработки экспериментальных данных.
Практическая значимость работы:
-
Предложена принципиальная конструктивная схема двухконтурного вертикального ленточного конвейера для обогатительных фабрик с системой улавливания обеих лент грузонесущего контура.
-
Разработана методика определения бокового давления насыпного груза на ленты обоих контуров.
-
Разработана методика определения коэффициента пропорциональности между величиной максимального и средне взвешенного бокового давления насыпного груза.
-
Разработана методика расчета сопротивлений движению лент обоих контуров.
-
Разработана методика расчета и выбора параметров улавливающих устройств прижимного типа, рекомендации по их установке и выбору рационального их количества для улавливания оборвавшейся ленты грузонесущего контура.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научной конференции молодых ученых в Санкт-Петербургском государственном горном институте 17.03.2010 г.
Личный вклад автора:
Разработаны математические модели для определения:
сопротивлений движению лент обоих контуров;
бокового давления транспортируемого груза на ленты обоих контуров;
коэффициента пропорциональности между величиной максимального и средне взвешенного бокового давления насыпного груза на вертикальном участке двухконтурного вертикального ленточного конвейера для транспортирования насыпного груза;
рациональных параметров системы улавливания оборвавшейся ленты грузонесущего контура.
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования закономерностей формирования статических сопротивлений движению лент обоих контуров на вертикальном участке конвейера.
Установлены функциональные связи, определяющие зависимости конструктивных и эксплуатационных параметров конвейера от физико-механических свойств транспортируемого груза.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы 2 статьи, 1 из которых в издании, рекомендованном ВАК Минобрнауки России, и получен 1 патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на 110 страницах, содержит 34 иллюстраций, 14 таблиц, список литературы из 95 наименований.
