WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

С использованием выражения (3) проанализировано влияние всех ранее учтенных при составлении уравнения (1) факторов на величину угловых отклонений ленты при возмущениях в виде статических моментов М0. Для этого в работе были определены: полярный момент инерции сечения трубообразной ленты с грузом, зависящий от степени заполнения ленты конвейера (SG) и свойств груза;

сосредоточенные равнодействующие силы от распределенных сил, действующих на ролики, и силы, влияющие на ленту при перекосе роликов; восстанавливающий момент от действия неуравновешенной части груза в зависимости от угла отклонения ленты; жесткость системы «лента-груз»; моменты, возникающие при повороте среднего нижнего ролика при различной степени заполнения сечения ленты грузом.

На величину угловых отклонений ленты трубчатого конвейера значительное влияние оказывает величина распределенного восстанавливающего момента от действия транспортируемого груза m():

m() = ()r()= S l' r(), p где m() – восстанавливающий момент, Нм; () – сила, определяющая восстанавливающий момент и пропорциональная площади сечения груза S, м2);

r() – расстояние от центра тяжести площади () до вертикальной оси ZZ’, м; S() – площадь сечения груза на ленте, м2; - насыпная плотность груза, т/м3; l'p – расстояние между роликоопорами, м;

На рис. 3 показана схема для определения величины восстанавливающего момента от действия транспортируемого груза при заполнении сечения ленты на 30% и угле отклонения 15.

Восстанавливающий момент m() и угол Z отклонения груза являются основными параметрами, характеризующими распреде30% ленную жесткость системы (С) – «трубообразная лента – груз»; ее величина rj() определялась из следующего соотношения:

S() m() C =.

Z' () На рис. 4 представлены результаты расчета Рис. 3. Cхема для определения величины восстанавливающего момента от жесткости системы – «трубообразная лентадействия транспортируемого груза груз» для лент шириной 800, 1000 и 1200 мм.

С, Н/град 1 - В= 800 мм 2 - В=1000 мм MAX 3 - В=1200 мм 100% SG, % 50% 0 75% 25% Рис. 4. Зависимость жесткости системы от степени заполнения сечения ленты конвейера = ° Из приведенных зависимостей следует, что система достигает максимальной жесткости при заполнении сечения ленты примерно на 50-60%. Уменьшение количества груза на конвейере снижает величину самоцентрирующего момента m(), что делает данную систему более “мягкой” (т.е. существенно реагирующей на малые внешние возмущения) и способной вызвать в некоторых режимах работы конвейера значительные угловые отклонения ленты.

Сосредоточенные равнодействующие силы N(), возникающие от распределенных сил, действующих на ролики, зависят от степени заполнения сечения трубчатого конвейера грузом и его плотности. Величина моментов от поворота нижнего среднего ролика в горизонтальной плоскости при различной производительности конвейера определяется равнодействующей силой, величиной соответствующего приведенного коэффициента трения и радиусом трубообразной ленты. В табл. 1 в качестве примера показаны схемы для двух вариантов заполнения ленты транспортируемым грузом и приведены данные расчета сосредоточенных равнодействующих сил N() и моментов Mr от поворота нижнего среднего ролика (заполнение сечения ленты на 10 и 80%):

Таблица 1 – Рассчитанные величины сосредоточенных равнодействующих сил и моментов от поворота нижнего среднего ролика Сосредоточенные Величина момента М0 (Нм) Схема расположения груза равнодействующие от поворота ролика на 2:

силы N(), Н 1 2 NNNQ=10% N1= 50,N2= 50,N3 = 51,5,N4 = 98,N5 = 51,N6= 50,NNN, R ° ° ° Продолжение табл. 1 2 NNNQ=80% N1= 50,N2 = 67,N3 = 797,20,N4 = 370,N5 = 797,N6 = 67,NNNНа рис. 5 приведены результаты расчета угловых отклонений ленты для трубчатого конвейера от натяжения в ленте со следующими параметрами: ширина ленты – 1000 мм; коэффициент сопротивления движению – 0,05; статический момент, приложенный к ленте – 300 Нм; степень заполнения – 10, 45 и 80% площади поперечного сечения трубообразной ленты, скорость движения ленты – 3 м/с, натяжение ленты изменялось в пределах от 10 до 50 кН.

Как следует из графика, с увеличением величины натяжения ленты угловые отклонения уменьшаются. Установлено, что хотя при изменении степени заполнения сечения ленты величина коэффициента жесткости С имеет максимум в Рис. 5. Зависимость угла отклонения ленты трубчатого конвейера () от натяжения ленты (S) определенной точке (рис. 3), угловые отклонения в этой точке не имеют минимума, т.к. одновременно с этим существенно меняются распределенные силы, действующие на ролики, и величина условной плотности, что в результате приводит к монотонному уменьшению угла отклонения.

Аналогичная зависимость угловых отклонений ленты имеет место при изменении плотности транспортируемого груза. С увеличением плотности груза с 1,0 до 2,0 т/мугловые отклонения ленты уменьшаются в среднем на 20-30%.

° ° ° Скорость движения ленты практически не влияет на ее угловые отклонения при постоянной степени заполнения сечения ленты конвейера. С увеличением степени заполнения ленты грузом угловые отклонения при всех значениях исследуемого диапазона скоростей движения ленты снижаются в пределах 35%.

На рис. 6 показана зависимость величины угловых отклонений ленты от ее модуля сдвига G. Чем выше указанный модуль, тем меньше угловые отклонения ленты: так увеличение модуля сдвига ленты в 10 раз снижает ее угловые отклонения примерно на 40%.

Увеличение толщины ленты (с 10 до 18 мм) приводит к существенному росту момента инерции ее поперечного сечения Jк (с 0,01·10-5 до 0,123·10-5 м4).

Однако влияние и этого показателя на угловые Рис. 6. Зависимость угла отклонения ленты трубчатого конвейера () от модуля сдвига ленты (G) отклонения ленты невелико.

при постоянном крутящем моменте Исследование влияния расстояния между роликоопорами на угловые l'p отклонения ленты при различной производительности конвейера показало, что увеличение также вызывает весьма незначительные увеличения углов отклонения l' p ленты; так, при изменении расстояния с 0,8 до 1,5 м, постоянном возмущающем l'p моменте М0 = 300 Нм и заполнении сечения ленты на 80% угол отклонения изменился с 8,0 до 8,7 градусов.

Установлено, что значительное влияние на угловые отклонения ленты оказывает жесткость системы «лента - груз» (коэффициент C), зависящая от степени заполнения поперечного сечения ленты конвейера (рис. 7).

Как следует из данного графика, при изменении степени заполнения сечения ленты конвейера с 80% до 10% при натяжении 30 кН увеличивается почти в два раза угол отклонения ленты. Это свидетельствует о том, что при эксплуатации ЛТК с малым заполнением Рис. 7. Зависимость угловых отклонений ленты трубчатого конвейера от жесткости системы площади поперечного сечения ленты «лента-груз» грузом необходимо обращать особое внимание на монтаж и эксплуатацию конвейера, т.к. данный режим работы требует исключения даже незначительных внешних возмущающих моментов.

В третьей главе исследованы угловые отклонения ленты трубчатого конвейера на криволинейных участках трассы.

Прежде всего показано, что на криволинейных участках трассы при равномерном по ширине ленты натяжении не возникает дополнительных вращающих ленту моментов. Такой вид распределения натяжения характерен для конвейеров небольшой длины и производительности (рис. 8, б).

Однако на наклонных конвейерах и горизонтальных конвейерах значительной длины возникает неравномерное натяжение, способное вызвать угловые отклонения ленты на криволинейных участках трассы. Это связано с тем, что на грузовой ветви таких конвейеров имеет место воздействие на ленту существенно неодинаково распределенных по ее ширине тяговых усилий из-за разного сопротивления движению отдельных роликов поддерживающих опор.

Неравномерное по ширине натяжение S в общем случае включает постоянную S0 и переменную S1 составляющие (рис. 8). На рис. 9,а представлена схема приложения переменных по ширине ленты нагрузок от отдельных роликоопор с учетом давления груза, ленты и веса вращающихся частей роликоопор. Эти нагрузки создают в ленте продольные усилия Wi=Ni·w', где w' – коэффициент сопротивления движению ленты по роликоопорам, которые преодолеваются силами натяжения Si = Wi, развиваемыми приводом (рис. 9, б). На наклонном конвейере к этим силам добавляются скатывающие силы, имеющие также S1 неравномерный характер распределения по ширине, а близкий к рассмотренному.

Для определения величины этих натяжений, SSб выполнено моделирование грузовой ветви ленты SЛТК с применением метода конечных элементов в B пакете прикладных программ ANSYS. При этом Рис. 8. Характер изменения рассмотрены конвейерные ленты шириной 800, натяжения по ширине ленты 1000 и 1200 мм с двумя вариантами заполнения ее для длинного (а) и короткого (б) конвейеров сечения (30 и 80%); при моделировании изменялся также угол наклона конвейера при транспортировании груза.

а) N N 2 SSSSWWN NSWSSWWSNSWWб) SWSSWWSSWWSWV WWРис. 9. Силы, действующие на роликоопоры трубчатого конвейера, при пассивном давлении груза (а) и удельные натяжения ленты на единичных роликоопорах (б) Была создана модель грузовой ветви конвейера длиной 1000 м, т.е. рассчитаны и приложены к ленте неравномерные нагрузки от 1000 роликоопор. При расчете напряженно-деформированного состояния под действием такого рода нагрузок модель ленты принята в виде ортотропной оболочки, при этом для наглядности B трубообразная лента разворачивалась на плоскости (рис. 9, б). При моделировании исследовано влияние на напряженно-деформированное состояние ленты таких факторов, как толщина, длина и ширина ленты, продольный и поперечный модули упругости, угол установки конвейера и плотность насыпного груза.

Анализ напряженного состояния ленты трубчатого конвейера, выполненный с использованием разработанной модели, показал, что из-за различных по величине сил сопротивления движению отдельных роликов, обусловленных различной нагрузкой на них, неравномерность натяжения ленты по ширине может достигать 5%, т.е. (S0 + S1)/ S0 ~1,05.

Для теоретического анализа экспериментально полученное изменение общего натяжения S и удельного натяжения s по ширине ленты в работе описано функцией:

s() = s0 + s1sin, (0 < 2 ), (4) где s0 – постоянная составляющая удельного натяжения: s0 = S0 2 ;

s1 - амплитуда нелинейной составляющей удельного натяжения, зависящая от типа и ширины ленты конвейера, степени его загрузки, длины и др.: s1 = S1 2.

Установленная путем моделирования неравномерность натяжения ленты по ее ширине была использована далее для решения задачи об угловых отклонениях ленты при движении по криволинейному участку.

Для этого с использованием уравнения (1) автором разработана математическая модель вращательного движения ленты на грузовой ветви линейной части става трубчатого конвейера на криволинейном участке трассы.

При изгибе трассы конвейера в горизонтальной плоскости неравномерность распределения продольного натяжения по ширине приводит к возникновению некоторого крутящего момента M и появлению соответствующих угловых кр отклонений ленты кр. Это обусловливает угловые отклонения ленты, а следовательно, и отклонение соединенных внахлестку бортов ленты; при этом при значительных угловых отклонениях возможно расхождение бортов, потеря герметичности внутреннего объема, контактирование торца борта ленты с роликом и пр.

Аналитическое выражение для определения угла отклонения на криволинейном участке (рис. 10) было установлено на основании определения величины крутящего момента. Первоначально определены силы, действующие на ленту в плоскости Mкр поперечного сечения, при ее изгибе на роликоопоре на угол (рис. 10, а):

, или для малых сила.

Fs = s()sin Fs s() а) б) V Z' Fs() s R Fs MFS s Z' s r() Y Y' Fs s R Y' MFSY X Fs() Z Z Рис. 10. Формирование на роликоопоре усилий Fs (а) и крутящих моментов MFSi (б) при повороте ленты в горизонтальной плоскости и ее неравномерном натяжении по ширине Затем с использованием формулы (4) получены выражения для результирующих моментов относительно оси YY':

/ 2 / S0R S1R R cos d = M = ()r()d = s0 + s1 sin + 1,7, FS1 s F 2 2 0 S0R S1R M = ()r()d = - - 2,33, FS2 s F 2 / откуда результирующий крутящий момент на роликоопоре M = M с учетом кр FS второй половины ленты равен:

S1R MFS = 2(MFs1 + MF s2)= -1,26. (5) Таким образом, возникающий крутящий момент отклоняет ленту в противоположную сторону относительно выбранного нами положительного направления для угла.

Для дальнейшего решения задачи сосредоточенный момент заменен MFS распределенным моментом mFS = M к l, FS где к - коэффициент приведения сосредоточенной нагрузки к распределенной;

l – расстояние между роликоопорами.

Таким образом, установлено, что при неравномерном натяжении по ширине ленты на криволинейном участке трассы возникает распределенный вращающий момент, зависящий от угла изгиба ленты на роликоопоре, т. е. радиуса кривизны трассы, радиуса трубообразной ленты R, вида неравномерности (в данном случае синусоидальная зависимость) и амплитуды неравномерной составляющей общего натяжения S1 (формула 5).

В этом случае дифференциальное уравнение (1), описывающее вращательное движение ленты на криволинейном участке трассы принимает вид:

d2 d - a + ( v + h+ d) + c = mFS. (6) dx dxДалее был проанализирован характер изменения момента в зависимости от mFS угла и принятой конфигурации трассы; для него получено следующее выражение:

mFS =(- M0 - k)/ к l.

В работе получено решение уравнения (6) и выполнена оценка угловых отклонений ленты трубчатого конвейера при прохождении криволинейных участков трассы на примере лент шириной 800, 1000 и 1200 мм, т.е. с диаметром трубообразных лент соответственно 230, 290 и 350 мм. Рассмотрены три варианта установки конвейера: горизонтальная и с углами наклона 5 и градусов. При этом поворот става конвейера принят равным 90, в частности, с постоянным радиусом поворота, который был рассчитан в соответствии с методикой, предложенной в МГГУ Кулагиным Д.С.

Для каждого вида ленты и конвейера рассчитаны результирующие моменты на роликоопорах. Установлено, что результирующий момент стремится повернуть ленту на угол, величина которого в значительной степени зависит от неравномерности натяжения по ширине ленты, степени загрузки конвейера и радиуса его поворота. Результаты расчета максимального угла кр max для ленты шириной 1000 мм приведены на рис. 11.

Pages:     | 1 || 3 |






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