Определение нагрузок на подшипники роликоопор линейных секций ленточных конвейеров горных предприятий Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

-------------------------------------------- © С. Шоджааталхосейни,

2009

УДК 622.6.2

С. Шоджааталхосейни

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ПОДШИПНИКИ РОЛИКООПОР ЛИНЕЙНЫХ СЕКЦИЙ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

/ я енточные конвейеры, которые •/ .ж являются непрерывным видом транспорта, широко применятся на открытых и подземных горных предприятиях. В последнее время их производительность, длина, и энерговооружённость резко возросли, в связи, с чем стали обоснованно предъявляться повышенные требования к надёжности основных узлов конвейера (ленте, элементам става, роликоопорам узла загрузки и линейных секций, а также к приводным устройствам).

Увеличение производительности карьеров и шахт предъявляет требование к применению на них высокопроизводительных ленточных конвейеров (на открытых горных работах их производительность достигает 15000 м3 /ч , а на угольных шахтах до 3000 Тч).

Теоретическая весовая производительность О (Тч) ленточного конвейера равна

О = 3600Я/у, (1)

где Р - площадь сечения груза на ленте конвейера, м2; V - скорость движения конвейерной ленты, м/с; у - насыпная плотность транспортируемого груза, Тм3 .

Поперечное сечение насыпного груза на ленте конвейера Р (м2) зависит от ряда факторов: типа роликоопоры — для плоской или лотковой ленты.

Для лотковой ленты (обычно это трёхроликовая роликоопора с одинаковыми роликами) величина Р зависит от: углов наклона боковых роликов и соотношения длин поддерживающих ленту роликов; ширины ленты В и части ширины ленты на которой располагается насыпной груза («рабочая» ширина ленты Ь); характеристики насыпного груза — угла естественного откоса на движущейся ленте ф и его гранулометрического состава.

«Рабочая» ширина ленты Ь (м) может быть определена из соотношения

Ь = 0,9В - 0,05 .

Таким образом, при заданной производительности О , скорости движения ленты V и насыпной плотности транспортируемого груза у, из формулы (1) определяют теоретическую площадь сечения груза Р находящуюся на движущейся ленты конвейера, которая состоит из из площади трапеции Р2 и площади треугольника Р1 , рис. 1.

С учётом вышеизложенного теоретическая площадь сечения груза на ленте движущейся по трёхроликовой опоре может быть определена по формуле

F = F + f2 = b2 |[cosp' + © (1 - cosp')]2 4 |х(ф + fgp')-©2fgp'

где ©

(2)

безразмерный коэффици-

I

ент, 0 = —; 1р - длина поддерживающе-Ь

го ролика, м; в' - угол наклона боковых роликов, град (рис. 1); Кз - безразмерный коэффициент, который является функцией переменных ф , в' и0, (коэффициент сечения К з).

Характер изменения К3 в зависимости от угла наклона боковых роликов в' и для различных углов естественного откоса груза в движении ф приведен на графике (рис. 2). На этом графике штрихпунктирная линия

Рис. 1. Сечение грузовой ветви ленточного конвейера оснащённого трёхроликовыми опорами

соответствует значению © для роликов одинаковой длины.

Для определения нагрузок на подшипниковые узлы трёхроликовых роликоопор ленточных конвейеров необходимо по формуле (2) вычислить площадь сечения груза и по нижеприведённой методике определить нагрузки и ресурс работы подшипников роликов.

Для вычисления площади сечения груза, располагаемого на ленте ленточного конвейера, оснащённого трёхроликовыми роликоопорами, была написана программа расчёта с использованием известного пакета «Visual Basik».

Для вычислений необходимо ввести три параметра: ширину ленты В , длину ролика lp и угол естественного откоса

транспортируемого материала в движении ф . После этого программа начинает

автоматическое вычисление площадёй сечения груза для различных углов наклона боковых роликов (начиная от Р' = 00 до Р' = 900, с интервалом в 50), и строит график зависимости площади

Рис. 2. Зависимость К 3 от ©, Р' и ф : а - ф = 150 ; б - ф = 20°

1

Рис. 3. Блок-схема программы по вычислению площадей сечения груза на трёхроликовыгх ро-ликоопорах ленточного конвейера

сечения груза Р на ленте, от угла наклона боковых роликов при заданном угле естественного откоса груза в дви-женииф, рис. 4, 5. Блок - схема программы приведена на рис. 3.

Анализ физико-механических

свойств транспортируемых грузов, по-

казал, что углы естественных откосов транспортируемых грузов находятся в пределах от 15 до 22 , поэтому расчёты

производились Ф =150; 200 и 220.

для трех значении

Угол наклона боковых роликов, А

Рис. 4. График зависимости теоретической площади сечения груза Р на ленте конвейера 2ЛТ100У, от угла наклона боковыш роликов при заданном угле естественного откоса груза в движении ф, при длине роликов I р = 425 ММ.

а- 2ЛТ160У -1600-610

X

V

Угол наклона боковых роликов, А

Рис. 5. График зависимости теоретической площади сечения груза Р на ленте конвейера 2ЛТ160У, от угла наклона боковыш роликов при заданном угле естественного откоса груза в движении ф, при длине роликов Iр = 610 ММ.

Для исследований были выбраны трёхроликовые роликоопоры применяемые на ленточных конвейерах выпускаемых ОАО «Александровский машза-вод», ОАО «Сибсельмаш», и ролико-опоры германской фирмы «PRECISME-KA - MONTAN», предназначенные для работы со стандартными лентами шириной 800-1600 мм [2].

Из приведённых графиков видно, что максимальная площадь сечения груза на ленте будет иметь место при угле наклона боковых роликов в'= 40 - 450. При увеличении угла естественного kc откоса в движении ф , в оговорённых ранее пределах, площадь сечения груза на движущейся ленте, а, следовательно, и производительность конвейера увеличивается на 22 - 25 %.

Известно, что наиболее нагруженным роликом в поддерживающей трёхроликовой роликоопоре грузовой ветви (при роликах одинаковой длины), является средний ролик [1].

Рассмотрим метод выбора и расчета шариковых подшипников которые обычно устанавливают в роликоопорах ленточных конвейеров.

В общемашиностроительных расчетах для определения срока службы подшипника обычно используют следующую формулу:

(З)

Действующую нагрузку Р на подшипник определяют по максимально нагруженному среднему ролику желобчатой роликоопоры при постоянном грузопотоке Q т/ч, с учётом того, что большая часть действующей нагрузки приходится на средний ролик (65-70 %), а на два боковых (35-30 %).

P = + Gg sin2 р',

2 2 2 g F

(4)

где ОГ, ,ОЛ, Ор — вес груза, ленты и вращающихся частей ролика, соответственно приходящиеся на подшипник среднего ролика, которые определяются из формул: (для угла наклона боковых роликов в'= 30°).

„ . огв

Г c 3.6ил ’

Qi’

Gg = kg —^ sin p'; 3.6u„

-л = Ял ^' ,

(5)

(б)

(7)

где п - частота вращения подшипника; к - срок службы подшипника; а =0,3 -показатель степени для шарикоподшипников; С - константа, характеризующая грузоподъемность; Р - нагрузка действующая на подшипник.

Данную формулу используют при условии, что обеспечена качественная защита подшипника от пыли при постоянно присутствующей смазке.

где кс и к6 - коэффициенты, учитывающие с нагрузки на средний и боковой ролики в зависимости от угла наклона боковых роликов. При угле наклона в' =300 - = 0,65; к6 =0,175, а при в' = 350 - кс =0,7 и к6 = 0,15.

Величину Ор - выбирают по каталогу завода изготовителя.

Если входной грузопоток периодически меняется во времени (изменение производительности во времени), то вводят понятие эквивалентной нагрузки

р = Р13 П1 + Р23 П2 + ... + Рп3 Пп (8)

„„л п ,

где Р1,Р2,Р3,...,Рп - постоянные нагрузки, действующие в течение п1 п2,...,пп оборотов ролика; п = п1 +п2+

+...+ пп - суммарное число оборотов ролика конвейера.

Значения коэффициента динамичности для загрузочных и линейных секций

Транспортируемый груз Коэффициент /дин

Линейные секции Загрузочные секции

Мелкозернистый материал 1.1 1.25

Вскрышные породы, уголь с отдельными кусками массой до 20 кг 1.25 1.75

Кусковая порода с отдельными кусками массойдо 60 кг (5 %) 1.5 2.0

То же, при процентном содержании кусков до 20 % 1.75 2.5

Кусковатая порода с отдельными кусками массой до 100 кг (5 %) 2.0 3.0

То же, при процентном содержании кусков до 20 % 2.5 3.5

Из формулы (3) при заданном сроке службы подшипника имеем

С = п03 Л0,3 Р (9)

По полученному из формулы (9) значению С из каталогов находят тип подшипника, обеспечивающего значение С не меньше рассчитанного. Однако применительно к расчету подшипников роликов ленточных конвейеров формула (9) дает заниженные значения С, так, как не учитывает некоторые дополнительные факторы.

Обычно, при транспортировании рядовых крупнокусковых грузов на подшипник ролика помимо статических воздействуют и динамические нагрузки, существенно снижающие срок его службы. В этом случае в формулу (8) необходимо ввести усредненный коэффициент динамичности /ДИН т.е.

С = п0 3 Л0 3 РГ,

ДИН

(9,а)

Усредненный коэффициент дина-

мичности

ДИН зависит от коэффициен-

та динамичности, определяемого как

К

Р,

ДИН

ДИН

Р.

(10)

Поскольку время действия динамических нагрузок составляет часть общего времени действия нагрузки на ролик < Т), то в соответствии с формулой (8) эквивалентная динамическая нагрузка Рдин.экв меньше Рдин и, следовательно, усредненный коэффициент динамичности, равный

ДИН .ЭКВ

№

ДИН

ДИН

(11)

где РдИН - динамическая нагрузка, возникающая при ударе куска весом РСТ на роликоопоре.

окажется также меньше КдИН. при увеличении процентного содержания крупных кусков коэффициент /дИН увеличивается. Из формулы (11) следует также, что усредненный коэффициент динамичности зависит от РдИН нелинейно.

В таблице приведены некоторые усреднённые значения коэффициента /дИН для линейных и загрузочных секций, использование которых в формуле (9) позволит определить значение коэффициента С «снизу» [3].

Выводы

С помощью разработанной программы расчёта максимальной площади сечения грузов, были рассчитаны теоретические площади сечений грузов на ленте типажных конвейеров выпускаемых ОАО «Александровский машзавод», ОАО «Сибсельмаш», и германской фирмы «РКЕОБМЕКЛ - МОЖЛК», предназначенные для работы со стан-

дартными лентами шириной 800-1600 мм.

Расчёты показывают, что максимальная площадь сечения груза на ленте будет иметь место при угле наклона боковых роликов в' = 40 - 450. При увеличении угла естественного откоса в движении ф , в оговорённых ранее пределах, площадь сечения груза на движущейся

1. Шахмейстер Л.Г. Дмитриев В.Г. Теория и расчёт ленточного конвейера. М. Недра, 1978, с. 23-27.

2. Каталог фирмы Ргее18шека - шоп1ап “Tragrollen ипё zubenhor”,ausgabe 01.2006.

ленте, а, следовательно, и производительность конвейера увеличивается на 22-25 %.

Предложена методика расчета подшипников роликоопор линейных секций учитывающая динамические нагрузки, возникающие в подшипниках роликоопор линейных секций при транспортировании кусковых грузов.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Дмитриев В.Г., Галкин В.И. Исследование динамических нагрузок в ролико-опорах линейных и загрузочных секций при транспортировании крупных кусков. - Изв. Вузов. Горный журнал, 1975, №1, с. 108-112. и:и=]

— Коротко об авторе -------------------------------------------------------------

Шоджааталхосейни С. - кафедра «Горная механика и транспорт», Московский государственный горный университет.

Рецензент д-р техн. наук, проф. В.Г. Дмитриев.

А

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ УРО РАН

НЕСТЕРЕНКО Геннадий Филиппович Управление аэрогазодинамическими и тепломассообменными процессами при нормализации атмосферы карьеров 25.00.20 д.т.н.