Введение к работе
Актуальность работы. Одной из важных проблем развития горного производства в стране является улучшение экологической обстановки окружающей среды. Конвейерный транспорт, являющийся важным звеном в технологическом процессе транспортирования и переработки горного сырья, имеет широкое распространение, как на открытых, так и на подземных работах. Однако его дальнейшее распространение сдерживается, в частности, неспособность обеспечить экологическую защиту окружающей среды от воздействия транспортируемого груза.
В последнее время достаточно интенсивно развиваются новые конструкции конвейеров, обеспечивающие улучшение экологической обстановки в месте их эксплуатации. Это конвейеры закрытого типа, т.е. конвейеры, у которых груз при транспортировании находится в закрытом, изолированном от окружающей среды пространстве. К таким конвейерам относится и скребковый трубчатый конвейер (СТК), у которого перемещение груза осуществляется в трубе. Этот экологически чистый конвейер, наряду с отмеченным выше преимуществом, обладает и такими достоинствами, как возможность работы в криволинейной пространственной трассе и перемещать грузы под любым углом наклона (от 0 до 90).
Однако анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы показал, что в настоящее время отсутствует обоснованный метод расчета его сопротивлений движению, а следовательно, отсутствует и обоснованный метод тягового расчета, позволяющий определить мощность привода конвейера, а также рассчитать прочность его цепи.
Таким образом, обоснование метода расчета основных сопротивлений движению скребкового трубчатого конвейера, позволяющий выполнять тяговый расчет СТК, является актуальной научной задачей.
Целью работы является разработка математических моделей, позволяющих определить основные виды распределенных и сосредоточенных сопротивлений движению скребкового трубчатого конвейера (СТК), и с использованием этих моделей выполнить его тяговый расчет.
Идея работы состоит в том, что при разработке математических моделей учтены особенности объемного напряженно-деформированного состояния груза в трубе на прямолинейных и криволинейных участках трассы, а также в местах загрузки при различных углах наклона конвейера.
Научные положения, выносимые на защиту и их новизна:
математическая модель объемного напряженно-деформированного состояния призм тела волочения сыпучего груза в скребковом трубчатом конвейере и экспериментально обоснованные формы этих призм, позволяющие рассчитать распределенные силы сопротивления движению груза и цепного тягового органа на прямолинейных участках с любыми положительными углами наклона;
математическая модель напряженного состояния груза в загрузочном устройстве, учитывающая процесс частичного дробления частиц груза и позволяющая рассчитать сосредоточенную силу сопротивления движению в этом устройстве;
математическая модель напряженно-деформированного состояния груза в зазорах между скребками и трубой конвейера, позволяющая рассчитать дополнительное сопротивление движению тягового органа, связанное с дроблением частиц груза в этих зазорах, на криволинейных в вертикальной плоскости участках конвейера;
экспериментально полученный и теоретически обоснованный процесс разрушения частиц груза в зазорах между скребками и трубой конвейера, позволяющий рассчитать дополнительное сопротивление движению в местах загрузки и на криволинейных в вертикальной плоскости участках трассы конвейера.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются корректным использованием математического анализа, общепринятой теории напряженно-деформированного состояния сыпучего груза, теории упругости, а также результатами экспериментального моделирования, полученными на специально разработанном автором стенде.
Научное значение работы состоит в создании математических моделей напряженно-деформированного состояния призм тела волочения сыпучего груза на прямолинейных и криволинейных участках трассы СТК, позволивших обосновать возрастания коэффициента сопротивления движению за счет разрушения частиц груза на криволинейных участках трассы и в загрузочном устройстве СТК.
Практическое значение выполненных исследований заключается в разработке методики тягового расчета скребкового трубчатого конвейера с криволинейной пространственной трассой.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика тягового расчета скребкового трубчатого конвейера принята к использованию ОАО «Объединенные машиностроительные технологии». Результаты работы использованы в учебном процессе при чтении лекций студентам специальности 150402 - «Горные машины и оборудование».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на международных симпозиумах семинарах «Неделя горняка» (МГГУ, 2010 - 2011 г.), научных семинарах кафедры «Горной механики и транспорта» МГГУ (2004г, 2011г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы четыре научные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 87 наименований, включает 29 рисунков и 6 таблиц.
