CC BY
31
© П.Я. Бибиков, 2004
УДК 622.23.05 П.Я. Бибиков
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ С РАБОЧИМ ОРГАНОМ ОЧИСТНОГО УСТРОЙСТВА НА ВЫБОР ЕГО КОНСТРУКЦИИ
Семинар № 16
ш я оверхность рабочей обкладки кон-
■Жл. вейерной ленты, как любого механического тела, имеет микронеровности (шероховатости) с выступами различной величины. При этом участки с микронеровностями перемежаются с отдельными макронеровностями и повреждениями ленты. Пустоты между выступами служат как бы резервуарами ("карманами") для заполнения мельчайшими составляющими транспортируемой горной массы глинистыми и пылевидными частицами.
При очистке конвейерной ленты от прилипших тонкодисперсных частиц сыпучего груза очистителем скребкового типа, работающего на принципе сдвига, между его рабочим органом и поверхностью ленты, вследствие непараллельности и шероховатости контактирующих кромок, постоянно существует тонкий слой прилипшего материала, ведущий к возникновению клинового эффекта, стремящегося оторвать очиститель от поверхности ленты за счет гидродинамического давления.
Контактирование рабочей обкладки конвейерной ленты с рабочим органом очистителя вызывает концентрацию упругого микродавления в зоне контакта на вершинах выступов очистителя и ленты. Это давление зависит главным образом от закругленности и остроты микровыступов, которые определяются степенью износа или качеством изготовления поверхности ленты (качество поверхности рабочего органа очистителя для простоты рассмотрения процесса не принимаем во внимание).
Для острых выступов давление на их вершинах может достигать высоких значений и будет способствовать установлению непосредственного (сухого) контакта между лентой и рабочим органом очистителя, поэтому поверхность с острыми выступами не имеет на вершинах выступов частиц прилипшего материала, т.к. упругое давление превышает возможный
максимум гидродинамического.
На поверхности с закругленными выступами возникают значительно меньшие пики упругого давления. В этих условиях гидродинамическое давление превышает упругое давление, в результате чего тонкий слой материала хорошо удерживается на вершинах закругленных выступов. Возникает эластогидроди-намический эффект [1, 2].
Пространство между микронеровностями заполнено частицами прилипшего материала, причем между высокими острыми микровыступами их удерживают кроме адгезионных сил, силы упругости деформированных микровыступов.
Когда поверхность имеет закругленные микровыступы, "карманы" имеют меньшую емкость, а микровыступы — меньшую крутизну, что в свою очередь при одной и той адгезионной составляющей удерживающей силы дает меньшую упругую составляющую.
Изменение угла наклона выступов и их острота взаимосвязаны. Пик давления на каждом выступе быстро падает по нелинейной зависимости, а при уменьшении среднего угла наклона выступов до некоторого критического значения, после которого возникает эласто-гидродинамическое давление.
При уменьшении остроты выступов упругое давление снижается, и тонкий слой материала остается несчищенным: гидродинамическое
давление увеличивается.
На участках с островершинными выступами слой прилипшего к ленте материала на вершинах микронеровностей отсутствует, а "карманы" заполнены им. При уменьшении высоты и увеличении закруглений микровыступов прилипший материал все сильнее удерживается как на вершинах высот выступов, так и между ними.
Участки с острыми вершинами микронеровностей характеризуют шероховатость по-
верхности новой ленты. В этом случае очиститель, работающий по принципу сдвига прилипшего материала, осуществляет очистку ленты, деформируя острые микровыступы, выжимая частицы материала из "карманов" и сбрасывая их. Таким образом очистка ленты от крупных частиц материала — хорошая, а мелкие частицы, оставшиеся между выступами, уплотняются, что позволяет им прочно удерживаться при продвижении ленты по роликоопо-рам холостой ветви, не контактируя с ними и не выпадая в просыпь.
Состояние поверхности ленты, близкой к завершению срока службы, характеризуется микронеровностями небольшими по высоте со значительным радиусом закругления вершинами на которых, в первую очередь за счет адгезионных сил, хорошо удерживаются частицы материала и плохо поддаются очистке сдвигом, чему препятствует гидродинамическое давление между лентой и очистителем.
В то же время, в процессе перемещения ленты по роликоопорам, и благодаря имеющему место относительному скольжению, большинство этих частиц выпадает в просыпь. Упругие силы микровыступов малы и плохо удерживают частицы материала во впадинах, что также способствует увеличению просы-пиобразования под конвейером.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что чем новее лента конвейера, тем эффективней работа очистителей, работающих по принципу сдвига прилипшего материала; чем лента более изношена, тем эффективнее виброочистка. Кроме того, старая лента всегда имеет большее число повреждений, удалению материала из которых также способствует вибрационное воздействие.
Эксплуатируемая конвейерная лента часто состоит из отдельных неравномерно изношенных участков, очистку которых необходимо осуществлять очистительными устройствами с комбинированным воздействием на ленту.
Необходимо отметить, что момент возникновения эластогидродинамического эффекта при очистке конвейерной ленты скребковым очистителем существенно зависит от скорости их относительного скольжения.
Из вышеизложенного следует, что критерием для выбора режима работы скребкового
очистителя, наряду с оптимальным контактным давлением, соответствующим хорошей очистке ленты, является оптимальная скорость скольжения скребков по поверхности ленты. С одной стороны скорость скольжения должна быть не слишком высокой, чтобы эластогидродинами-ческий эффект не снижал качества очистки. С другой стороны, при очень низких скоростях скольжения качество очистки не может существенно повышаться (оно определяется в основном формой микронеровностей поверхности ленты), но значительно повышается сила трения, износ скребков и ленты, сопротивление движению ленты. Общая зависимость коэффициента трения / от режима трения, определяемого давлении Р, скоростью скольжения V и вязкостью смазки ^ известна под названием диаграммы Гарси-Штрибека [3].
При наличии загрязнений разной влажности в контакте трущихся упругих тел режим их трения изменяется. На рис. 1 приведена зависимость от скорости скольжения коэффициента трения в контакте загрязненной конвейерной ленты с резиновым элементом, полученная экспериментальным путем. При достаточно высоком давлении и малой скорости скольжения обеспечивается более "сухой" контакт за счет "дренажа" влаги и загрязнений из зоны контакта. При увеличении скорости скольжения "дренаж" влаги резко уменьшается, коэффициент трения падает быстрее, чем при сухом трении. При дальнейшем увеличении скорости нарастают гистерезисные явления, а также "вязкое сопротивление", что приводит к некоторому росту коэффициента трения. Переход через минимум значения коэффициента трения соответствует неустойчивому, "скачкообраз-
ному" режиму скольжения. Снижение давления сдвигает характерные точки кривой трения в зону более высоких скоростей и, следовательно, эквивалентно снижению скорости скольжения, что соответствует выводам из анализа диаграммы Гарси-Штрибека.
Анализ приведенных экспериментальных данных показывает, что рациональным режимом работы скребкового очистителя, с точки зрения качества очистки поверхности ленты и интенсивности износа, является ниспадающий участок кривой коэффициента трения.
Рис 1. Экспериментальные зависимости коэффициента трения f загрязненной конвейерной ленты с резиновым элементом при давлении Р=0,45 кПа (1);
Р=0,30 кПа (2); Р=0,90 кПа (3); от скорости скольжения, V.
В диапазоне давлений, обеспечивающих хорошую очистку как новой, так и изношенной поверхности конвейерной ленты, указанный участок соответствует скоростям скольжения, значительно превышающим скорость движения ленты. Следовательно, скребковый очиститель должен быть подвижным относительно ленты (става конвейера). Скорость его движения должна регулироваться в зависимости от фактического коэффициента трения по ленте, который на одном и том же конвейере может изменяться в широких пределах в течение достаточно малых интервалов времени.
Из теории колебаний известно [4], что при трении по движущейся ленте упруго закрепленного тела приведенная на рис. 1, зависимость коэффициента трения вызывает продольные автоколебания этого тела со скоростью, изменяющейся именно в требуемой нами зоне этой зависимости.
Таким образом, не измеряя фактическую силу трения очистителя по ленте, мы можем судить о наличии рационального режима трения по наличию его автоколебаний и получать этот режим регулировкой жесткости упругих элементов крепления очистителя к ставу конвейера. Что же касается выбора рационального типа очистного устройства обеспечивающего наилучшую очистку в конкретных условиях эксплуатации, то оно должно определяться экспериментально при поддержании режима автоколебаний очистителя, соответствующего определенному значению давления.
На основе теоретических исследований
разработано комбинированное очистное устройство (КОУ), включающее вибратор и рабочий орган скребкового типа, который контактируя с загрязненной поверхностью конвейерной ленты, благодаря пружинно-рычажной подвеске, может совершать автоколебательные движения вдоль оси ленты при пониженном давлении на нее.
На рис. 2 приведена конструкция комбинированного очистного устройства, включающая в себя виброролик 1 с приваренными к его поверхности прутьями 2, установленный над конвейерной лентой 3, и подвижный многоскребковый рабочий орган 4. Рабочий орган закреплен на раме 5, передняя часть которой по ходу движения ленты крепится с помощью пружин 6, а задняя - с помощью рычагов 7 к ставу конвейера 8. Изменение жесткости пружин осуществляется с помощью натяжного винтового механизма 9.
комбинированного очистного устройства (КОУ)
вейерной ленты виброролик возбуждает в ней колебания и осуществляет ее предварительную очистку от более крупных и слабоадгезирую-щих частиц горной массы. Подвижный рабочий орган, взаимодействуя с загрязненной поверхностью ленты, совершает сложные фрикционные автоколебания, производя ее последующую очистку.
Опытно-промышленные испытания КОУ на дробильно-сортировочных заводах предприятий по производству нерудных строительных материалов показали высокое качество очистки конвейерных лент и длительный срок службы очистителя.
Рис 2 Модель
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бибиков П.Я. Влияние текстуры поверхности конвейерной ленты на выбор очистительного устройства. Сб. трудов. Технология производства нерудных строительных и облицовочных материалов. - М.: ВНИПИИ-стром -сырье- ВНИИЖБ. 1986 - с. 149-155.
2. НиколаевЕ.Д., Епифанцев Ю.А. Исследование процесса механической очистки конвейерной ленты от налипающих пород. Сб. трудов. Научные исследования в
области развития и совершенствования неприрывного транспорта в промышленном строительстве. ПРОМ-ТРАНСНИИПРОЕКТ. М.: Стройиздат. 1981 - с. 37-55.
3. Крагелъский И.В., Гиттис Н.В. Фрикционные автоколебания. - М.: Машиностроение. 1987 - 203 с.
4. Левитский НИ Колебания в механизмах. -М.: Наука. 1988 - 336 с.
— Коротко об авторах
Бибиков Павел Яковлевич - кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет.
------------------------------------ © С.В. Захарова, В.П. Дьяченко,
2004
УДК 622.23.05
С.В. Захарова, В.П. Дьяченко
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНВЕЙЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ДРОБИЛЬНО-СОРТИРОВАЛЬНЫХ ФАБРИКАХ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ НЕРУДНОГО СЫРЬЯ
Семинар № 16
¥ ¥ а дробильно-сортировальных фабриці ках (ДСФ) предприятий промышленности нерудных строительных материалов основным технологическим видом транспорта являются ленточные конвейеры. Особенности условий эксплуатации конвейеров на таких ДСФ обусловлены в основном ограниченным конструктивным пространством для размещения их узлов, как по объему, так и по конфигурации. Вертикальной схемой компоновки технологического оборудования обусловлено большое количество наклонных конвейеров и изломов вертикального профиля галерей, соединяющих технологические участки. Изломы профиля трассы отдельных конвейеров обусловлены также их относительно небольшой длиной (обычно не более 100 м), при которой
невыгодно устанавливать дополнительные перегрузочные пункты.
Соблюдение минимально допустимого по правилам эксплуатации ленточных конвейеров числа прокладок конвейерной ленты в условиях, когда размеры привода и диаметры барабанов ограничены, ведет к увеличению напряжений в ней на барабанах и переходных криволинейных участках и, как следствие, к быстрому разрушению стыковых соединений. На криволинейных выпуклых участках профиля трассы конвейеров (обычно при выходе на приводной барабан) повышены нагрузки на роликоопоры и став конвейера из-за ограничений на размеры этих участков. Повышенные требования к надежности и долговечности электродвигателей зачастую удовлетворяются за счет установки двигателей завышенной мощности. При этом
