WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЕФИМОВ Максим Сергеевич УДК 621.867.2 ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА СНИЖЕНИЯ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ПРИ ВРАЩАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ ЛЕНТЫ ТРУБЧАТОГО КОНВЕЙЕРА ДЛЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Специальность 05.05.06 – Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном горном университете Научный руководитель доктор технических наук, профессор Дмитриев Валерий Григорьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Островский Михаил Сергеевич кандидат технических наук Кулагин Дмитрий Сергеевич Ведущая организация – ОАО «Объединенные машинос троительные технологии» (г. Москва)

Защита диссертации состоится 18 декабря 2008 г. в 12:00 час.

на заседании диссертационного совета Д212.128.09 при Московском гос ударс твенном горном универс итете по адрес у: 119991, Мос ква, Ленинс кий прос пект, д. 6.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета Автореферат разослан «14» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор Шешко Е.Е.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Ленточные конвейеры традиционной конс трукции широко применяются практически во всех отраслях хозяйства. Они отличаются простотой конс трукции, надежностью в работе, высокой безопасностью труда.

Многолетний опыт эксплуатации конвейеров на горнорудных и угольных предприятиях подтверждает главные дос тоинства этого вида транспорта – высокий уровень производительнос ти труда, достигаемый путём автоматизации их работы, возможность транспортирования груза на большие расстояния. Ленточные конвейеры являются одним из основных средств непрерывного транспорта на шахтах, разрезах и поверхностных комплексах.

Существенными недостатками ленточных конвейеров традиционной конструкции являются: сложность ус тановки и эксплуатации конвейера в одном ставе на криволинейных в плане трассах, что ухудшает их технико-экономические показатели; ограничение углов наклона 18 градусами; контакт транспортируемого груза, находящегося на ленте, непосредственно с окружающей средой, при этом происходит ее постоянное загрязнение пылящим грузом, а сам груз подвергается внешним воздействиям.

Ужесточение мер по охране окружающей среды способствует интенсивному развитию герметически закрытых способов транспортирования грузов, один из которых реализован при использовании ленточного трубчатого конвейера (ЛТК).

Основными преимущес твами ленточных трубчатых конвейеров являются:

- надежная защита окружающей среды от пыли при транспортировании насыпных грузов, а самих грузов – от внешних воздействий, что улучшает экологическую обстановку в местах эксплуатации конвейеров;

- возможность горизонтальных и вертикальных изгибов трассы конвейера, что позволяет транспортировать грузы на значительные расстояния без узлов перегрузки;

- возможность транспортирования насыпных грузов под углом до 30;

- возможность одновременного транспортирования на верхней и нижней ветвях ленты различных грузов.

На горных предприятиях конвейеры данной конструкции могут применяться на поверхностном комплексе шахт и карьеров при транспортировании пылящих сортов угля до обогатительных фабрик и ТЭЦ.

Эффективность применения ленточных трубчатых конвейеров во многом зависит от устойчивого движения ленты по прямолинейным и криволинейным в плане участкам трассы, поскольку именно на них при эксплуатации возможны значительные угловые отклонения, которые могут привести к повреждению ленты и сделать конвейер неработоспособным.

В настоящее время в технической литературе отсутствуют описания каких-либо научных исследований, посвященных изучению вращательного движения ленты трубчатого конвейера относительно его става, поэтому разработка методов определения угловых отклонений ленты и способов их снижения на грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера при ее движении по прямолинейным и криволинейным участкам является актуальной научной задачей.

Целью работы является разработка математической модели вращательного движения ленты и метода оценки ее угловых отклонений на грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера при движении по прямолинейным и криволинейным участкам трассы для обоснования способа их снижения до допустимой величины.

Идея работы. Снижение угловых отклонений ленты грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера при ее движении по прямолинейным и криволинейным участкам трассы достигается за счет обоснования рационального способа ее центрирования.

Научные положения и их новизна:

- математическая модель вращательного движения ленты на грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера на прямолинейных и криволинейных участках трассы, впервые учитывающая жесткость ленты на кручение, ее скорость и натяжение, тип транспортируемого груза, степень загрузки конвейера и характер взаимодействия трубообразной ленты с кольцевыми роликоопорами, использованная для определения угловых отклонений ленты при воздействии на нее возмущающих моментов различной физической природы;

- экспериментальный метод оценки напряженного состояния ленты трубчатого конвейера в поперечном направлении, выполненный на основе цифрового моделирования на ЭВМ, отличающийся возможностью установки количественной оценки неравномерности нагружения ленты по ширине в зависимости от физикомеханических свойств ленты и конструктивных параметров конвейера;

- метод оценки угловых отклонений ленты трубчатого конвейера на прямолинейных и криволинейных в плане учас тках трассы при воздейс твии возмущающих моментов различной физической природы, позволивший обосновать рациональный способ ее центрирования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. Достоверность основных научных положений подтверждается результатами моделирования, выполненного на ЭВМ, анализом значимости и интерпретацией выявленных эффектов, возникающих при вращательном движении ленты внутри кольцевых роликоопор.

Теоретические исследования базируются на прикладном математическом анализе, теории упругости, сопротивлении материалов, прикладной механике и теории сыпучей среды.

Экспериментальные исследования выполнены путем моделирования на ЭВМ методом конечных элементов в пакете прикладных программ «ANSYS» напряженно-деформированного сос тояния ленты при неравномерном по ширине продольном нагружении с учетом ее поведения на криволинейном учас тке.

Научное значение работы состоит в том, что разработаны математические модели и выполнены исследования, позволяющие оценить угловые отклонения ленты трубчатого конвейера при ее движении по грузовой ветви линейной час ти става ЛТК и обосновать способ снижения этих отклонений.

Практическое значение работы заключается в разработке методики расчета количества и местоположения центрирующих роликоопор, обеспечивающих снижение угловых отклонений ленты трубчатого конвейера до заданной величины.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика расчета количества и местоположения центрирующих роликоопор, обеспечивающих снижение угловых отклонений ленты на грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера до заданной величины, а также предложения и рекомендации, позволяющие во время эксплуатации конвейера уменьшать угловые отклонения ленты на прямолинейных и криволинейных участках трассы, приняты ОАО «Объединенные машиностроительные технологии» для использования при проектировании трубчатых ленточных конвейеров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на международных научно-технических симпозиумах «Неделя горняка» (МГГУ, город Москва 2006-2007 гг.), на научнопрактической конференции «Научное творчество молодежи – путь к обществу, основанному на знаниях» (ВВЦ, город Москва, 2006 г.), на XII международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Горное дело и окружающая среда. Инновации и высокие технологии XXI века» (МГГУ, город Москва, 2008 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы четыре научные статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из наименований и включает 61 рисунок и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объектом исследования в данной работе является грузовая ветвь линейной части трубчатого конвейера, по которой движется трубообразная лента внутри кольцевых поддерживающих опор. Лента, наряду с поступательным движением вдоль става, под действием моментов различной физической природы может совершать и вращательное движение, сопровождающееся угловыми отклонениями, которые являются нежелательными, т.к. ухудшают технико-экономические показатели конвейера (рис. 1).

При выполнении работы с учетом параметров ЛТК и свойств транспортируемых грузов рассчитаны величины допустимых угловых отклонений ленты на основе современной практики конструирования и эксплуатации трубчатых конвейеров: 10 – по и 42 градуса – против часовой стрелки.

42° Рис. 1. Модель линейной части трубчатого ленточного конвейера с указанием допустимых угловых отклонений ленты В первой главе работы выполнен обзор существующих конс трукций ЛТК и результатов теоретических исследований и прикладных методов анализа силового взаимодействия движущейся ленты с конвейерным роликом, а также проведено изучение научных работ, посвященных исследованиям контактного взаимодейс твия ленты с перекошенным относительно нее роликом.

Существенный вклад в развитие теории ленточных конвейеров традиционной конструкции внесли отечественные ученые: А.О. Спиваковский, Н.С. Поляков, Х.Г.

Аканов, А.В. Андреев, Н.Я. Биличенко, В.И. Галкин, Г.Н. Гуленко, В.Г. Дмитриев, В.К. Дьячков, П.Н. Егоров, И.В. Запенин, Р.Л. Зенков, Г.Г. Кожушко, Л.Н. Колобов, М.А. Котов, А.А. Кузнецов, Б.А. Кузнецов, В.Ф. Монастырский, С.А. Панкратов, А.А. Реутов, В.К. Смирнов, Ю.Д. Тарасов, Л.Г. Шахмейстер, Е.Е. Шешко, И.Г.

Штокман, а также зарубежные исследователи: У. Беренс, И. Бар, Х.Х. Шоммер и др.

Вопросами силового взаимодействия ленты с роликом, установленным под углом к ней, определения боковых смещений ленты и способов ее центрирования на ленточных конвейерах традиционной конструкции занимались многие отечественные ученые: В.Г. Дмитриев, И.В. Запенин, Ю.А. Подопригора, А.А. Реутов, В.К. Смирнов, В.С. Трощило, Л.Г. Шахмейстер, Ю.А. Яхонтов и др. Результаты научных исследований этих ученых явились теоретической базой для выполнения данной работы.

x ° ( x ) V ) ( x p На основании проведенного в главе анализа результатов ранее выполненных научных работ сформулированы следующие задачи исследования:

- разработать математическую модель вращательного движения ленты на прямолинейных и криволинейных участках трассы трубчатого конвейера;

- вычислить угловые отклонения ленты и оценить влияние различных факторов на их величину;

- разработать методику и предложить конс труктивное решение, позволяющие уменьшить угловые отклонения ленты трубчатого конвейера;

Во второй главе выполнена оценка угловых отклонений ленты трубчатого конвейера на прямолинейных участках трассы при воздействии на ленту возмущающих статических моментов.

Для расчетов использовано дифференциальное уравнение вращательного движения ленты трубчатого конвейера, полученное проф. В.Г. Дмитриевым:

2 2 2 (1) Jтр - a + Jтр 2v + + v +(d + h) + + C = 0, tx t x x v t t2 x6 Ni () ci R2 Ni () w'R 1 где a = G Jк + S R2 - Jтр v2 ; d = ; h =, k l' k l'p p = л + Kг, K = J / Jтр ;

г x и - продольная и угловая координаты в цилиндрической сис теме координат; Jтр - полярный момент инерции трубы; - условная плотнос ть массы ' ленты и груза; - плотность ленты; - плотность груза; J - полярный момент г л г инерции сечения груза; G - модуль упругости ленты при сдвиге; J - момент к инерции ленты как разрезанного кольца; S - натяжение ленты; R - радиус трубообразной ленты; v - скорость ленты; - коэффициент диссипации; w’ - коэффициент сопротивления движению; lp’ - расстояние между роликоопорами; k Ni () - коэффициент приведения сосредоточенных нагрузок к распределенным;

- сосредоточенная равнодейс твующая сила, дейс твующая на i-й ролик в роликоопоре; распределенное давление груза на ролики; ci - коэффициент, учитывающий состояние контактирующих поверхнос тей «лента – ролик»; C - жесткость системы «лента – груз» при угловых отклонениях ленты.

Уравнение (1) записано в общем виде; коэффициенты, входящие в него, требуют исследования, аналитического и количественного определения; кроме того, для анализа угловых отклонений ленты необходимо располагать решением данного уравнения.

В данной работе получено решение уравнения (1) для случая воздействия на ленту возмущающего момента М0 постоянного во времени и приложенного в средней части конвейера, а для количественных оценок угловых отклонений вычислены все коэффициенты указанного уравнения, которые зависят от параметров конвейера, ленты и свойств транспортируемых грузов.

При решении статических задач дифференциальное уравнение (1) приобретает вид:

d d - 2 - g = 0, (2) dx2 dx где C v + h + d, g =.

2 = a a Характеристическое уравнение для уравнения (2) записано в виде:

p2 - 2p - g = 0, корни уравнения равны 2 p = - + g, p = + + g;

1 они различны и действительны. В этом случае решение уравнения (1) имеет вид:

(x) = C1 exp(p1x)+ C2 exp(p2 x), где С1 и С2 – произвольные постоянные.

Для правой и левой полуволн отклонений ленты решение различно из-за центрирующих и децентрирующих сил, возникающих на поддерживающих роликоопорах.

Наибольший угол отклонения ленты возникает в точке приложения статического момента x=0. С удалением от указанной точки под действием центрирующих сил угол отклонения ленты уменьшается, и она принимает первоначальное положение (рис. 2).

x V Mo а) --2 V -x б) 0 1 2 x, м -2 -Рис. 2. Характер изменения угловых отклонений ленты по длине конвейера Решение уравнения (1) позволило получить следующую зависимость для определения максимального углового отклонения ленты 0 в месте приложения момента М0 (x=0):

M0 = M 2 2a[( + + g)-( - + g)]= к M0, (3) где - 2 кМ = 2a + + g - - + g.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»