Введение к работе
Актуальность работы. Ленточные конвейеры широко используются на горных предприятиях. К достоинствам ленточных конвейеров следует отнести высокую производительность, относительно низкую энергоемкость транспортирования по сравнению с другими видами конвейерного транспорта, высокую степень автоматизации управления работой данного оборудования, сравнительно малую себестоимость транспортирования. Эти преимущества обуславливают широкое использование ленточных конвейеров во всех областях промышленности. Однако ленточные конвейеры обладают рядом недостатков: невозможность транспортирования грузов по трассе, имеющей малый радиус поворота в плане, малый предельный угол наклона трассы к горизонту (до 20О), высокая стоимость конвейерной ленты при непродолжительном сроке ее службы.
Конвейеры с подвесной лентой имеют гораздо больший срок службы ленты благодаря отсутствию ее боковых смещений и контакта с роликоопорами, для них характерна более высокая производительность, простота обеспечения заданной конфигурации трассы, поэтому они способны решить указанные недостатки типовых ленточных конвейеров. Вместе с тем, конвейеры с подвесной лентой на сегодняшний день имеют ограниченную применимость из-за относительно невысокой скорости движения ленты (до 2 м/с) и трудности обеспечения хода натяжки свыше 1 метра. Поэтому повышение технических показателей конвейеров с подвесной лентой и устранение вышеуказанных недостатков является актуальной задачей.
Цель работы заключается в установлении закономерностей формирования профиля лотка подвесной ленты в зависимости от его заполнения транспортируемым грузом и определении коэффициента сопротивления движению ленты по стационарным опорам для разработки методики расчета и выбора параметров конвейера с подвесной лентой, что позволяет повысить эффективность их использования на горных предприятиях.
Идея работы заключается в том, что несущая способность подвесной ленты определяется профилем ленточного лотка, который оценивается с использованием поперечного прозрачного ограничителя с координатной сеткой, а коэффициент сопротивления движению ленты по неподвижным опорам – путем пересчета экспериментальных показателей с учетом реального направления реакций в опорных устройствах для ленты.
В соответствии с поставленной целью решены следующие основные задачи:
-
Анализ опыта эксплуатации современных моделей конвейеров на роликоопорах и конвейеров с подвесной лентой, анализ литературных источников по данной проблематике.
-
Разработка математической модели загруженной ленты в средней части действующего конвейера.
-
Постановка эксперимента по исследованию закономерностей формирования желобчатого профиля ленты и анализ результатов.
-
Постановка эксперимента по определению коэффициента сопротивления движению ленты и анализ его результатов.
-
Разработка конструкций конвейера с подвесной лентой, повышающих эффективность данного вида непрерывного транспорта.
-
Разработка методики расчета конвейеров с подвесной лентой и компьютерной программы на ее основе.
Методы исследований: В ходе решения поставленных задач применялся комплексный подход в исследовании включающий: анализ и обобщение данных по эксплуатации ленточных конвейеров на роликоопорах и конвейеров с подвесной лентой; теоретический анализ с использованием методов классической теоретической механики; экспериментальные исследования на лабораторных моделях
Научные положения, выносимые на защиту:
Экспериментально установлено, что поперечный профиль лотка подвесной прорезиненной ленты с тканевыми прокладками, заполненной сыпучим грузом и опирающейся на стационарные дисковые ролики или ходовые катки конвейера, описывается двучленной показательной функцией с постоянным коэффициентом, равным отношению расстояния между точками подвеса кромок бортов ленты к ее ширине.
Функциональная зависимость, связывающая расстояние между точками подвеса кромок бортов ленты конвейера и угол откоса груза на подвесной ленте, при условии обеспечения максимальной грузонесущей способности ленты для любого способа ее опирания с формированием лотка, площадь поперечного сечения груза в котором ограничена сверху плоскими откосами с вершиной, размещенной по оси ленты, является линейной.
Коэффициент сопротивления движению ленты конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными дисковыми роликами определяется углом наклона борта ленты к горизонту и углом между плоскостями борта ленты и боковой кромки ролика, а его величина в условиях сухого отапливаемого помещения при угле между плоскостями борта ленты и боковой кромки дискового ролика, равном 95 градусов и угле наклона борта ленты к горизонту от 30 до 70 градусов, изменяется в пределах 0,034–0,067.
Научная новизна исследования заключается в установлении зависимости, описывающей поперечный профиль лотка ленты, заполненной сыпучим грузом; в установлении характера взаимосвязи между расстоянием между точками подвеса кромок бортов ленты конвейера, при котором обеспечивается ее максимальная грузонесущая способность и углом откоса при установившемся движении груза на подвесной ленте; в определении величины приведенного коэффициента сопротивлению движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами в условиях сухого отапливаемого помещения при минимальном угле между плоскостями борта ленты и боковой кромки дискового ролика и в широком диапазоне углов наклона борта ленты к горизонту.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается лабораторными экспериментальными исследованиями на стенде, корректной статистической обработкой экспериментальных данных с использованием стандартных методик и удовлетворительной сходимостью результатов экспериментов с теоретически полученными результатами.
Практическая значимость работы:
Предложена технически эффективные конструктивные схемы конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными дисковыми роликами, позволяющие снять ограничение по величине хода натяжного устройства и увеличить максимальную скорость ленты.
Разработаны и рекомендованы к применению методы оптимизации производительности и энергоемкости конвейеров с подвесной лентой.
Разработана методика расчета конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами.
Разработан алгоритм и программа на его основе для расчета и сравнительного анализа конвейеров с подвесной лентой и конвейеров на роликоопорах.
Реализация результатов работы: Методика расчета конвейеров с подвесной лентой и программа на ее основе для расчета и сравнительного анализа конвейеров с подвесной лентой и конвейеров на роликоопорах были использованы при проектировании опытного образца конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными роликами для работы в ДСЦ-3 ОАО «Гранит-Кузнечное».
Апробация работы: Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в, 2005, 2006, 2007 годах в СПГГИ (ТУ); на "Неделе горняка – 2006" в МГГУ.
Личный вклад автора:
Обоснована перспективность конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами как средства непрерывного транспорта предприятий горной промышленности.
Предложены технически эффективные конструктивные схемы конвейера с подвесной лентой позволяющие снять ограничение по величине хода натяжного устройства и увеличить в 2-3 раза максимальную скорость ленты по сравнению с действующими конвейерами с подвесной лентой и ходовыми катками.
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования параметров подвесной ленты конвейера, выполнены экспериментальные исследования на нем.
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования сопротивлений движению подвесной ленты конвейера, выполнены соответствующие экспериментальные исследования.
Решена задача определения коэффициента сопротивления движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами.
Установлены закономерности формирования профиля поперечного сечения ленты при ее заполнении транспортируемым грузом, предложена математическая зависимость, описывающая эти закономерности.
Разработана методика расчета конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами.
Публикации: Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 публикациях, в том числе 4 патентах. Из них 4 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных «Перечнем ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук» Высшей аттестационной комиссии.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 111 страницах, содержит 35 иллюстраций, 9 таблиц, список литературы из 86 наименований и приложения.
