CC BY
39
Партко Светлана Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, _parlanaaramhler.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,
Кукаркин Илья Дмитриевич, магистрант, ilya.kukarkinayandex.ru, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет
TO THE DESIGN OF THE SUPPORTING STRUCTURE PORTAL LOADER A.N. Sirotenkо, S.A. Partko, I.D. Kukarkin
The design of an automobile portal loader with a load capacity of 300 kg is considered. The load calculation of the load-bearing frame is given. Loads in dangerous sections of the frame are shown. The reliability of the results of design calculations is confirmed by the calculation of the rod frame model in CAD/CAE APM WinMachine by the finite element method. In view the specific criteria of efficiency, rational picked up the pipe profile of the frame and the parameters section. The layout of the portal loader in the cargo platform of the GAZelle NEXT car is presented.
Key words: portal loader, rod model, dangerous section load calculation, power structure, strength.
Sirotenko Andrey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, andsiroten-ko@yandex.ru, Russia, Rostov-on-Don, Don state technical university,
Partko Svetlana Anatolyevna, candidate of technical sciences, docent, parlanaaramhler. ru, Russia, Rostov-on-Don, Don state technical university,
Kukarkin Ilya Dmitrievich, undergraduate, ilya. kukarkinayandex. ru, Russia, Rostov-on-Don, Don state technical university
УДК 621.867.21
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СТЫКА КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ
А. А. Шубин, В. А. Раевский, М.В. Донченко
В работе проводится исследование напряженного состояния стыка конвейерной ленты. Создана трехмерная модель стыка конвейерной ленты, позволившая оценить характеристики стыка под воздействием нагрузок, имитирующих работу конвейера. В узле соединения концов конвейерной ленты определены критические места, в которых может происходить разрушение соединения. Предлагается изменение геометрических параметров разделки концов ленты в процессе их соединения. Приведен сравнительный анализ напряженного состояния в зависимости от параметров ступенчатой разделки. Предложена схема разделки концов конвейерных лент, позволяющая снизить напряжения в критических местах соединения.
Ключевые слова: напряженное состояние, стык ленты, вулканизация, схема разделки стыка ленты.
Среди широкого спектра машин для транспортировки насыпных грузов наибольшее распространение получили ленточные конвейеры, в которых тяговым и грузонесущим элементом является бесконечная лента. Их основным преимуществом являются: высокая производительность,
73
простота конструкции и надежность [1-3]. Основным элементом ленточных конвейеров является резинотканевая лента, состоящая из тягового каркаса и резиновых обкладок. Промышленностью выпускаются ленты длиной не более 300...500 м, поэтому для получения конвейера большой протяженности необходимо произвести соединение концов лент.
В процессе эксплуатации лента приобретает остаточное удлинение, поэтому требуется производить перестыковки с удалением части ленты. Существенное влияние на соединение оказывает перегиб ленты на барабанах. Данный вопрос приобретает особую значимость в случае установки конвейера в транспортно-технологическую линию сложных высокопроизводительных комплексов, таких как щебнеочистительные машины для очистки и вырезки балластной призмы железнодорожного пути [4]. На таких комплексах могут устанавливаться от 3 до 8 конвейеров протяженностью до 22 м, работающих со скоростями до 2,5 м/с. Обрыв ленты по стыку даже одного из них приводит к остановке всего комплекса, что влечет за собой большие экономические потери. Исходя из вышесказанного, актуальной является задача исследования параметров узла соединения концов стыка ленты конвейеров и совершенствования его параметров.
В настоящее время соединения концов ленты осуществляется с помощью горячей вулканизации, что позволяет добиться прочности соединения 0,9 от параметров основной ленты. При этом концы лент срезаются под углом 20° и разделываются ступенчато по прокладкам [5]. Вопросом исследования параметров соединения конвейерных лент посвящены работы [6-9].
Исследования, связанные с физическим разрывом соединений лент на стенде, дают поверхностную картину поведения узла стыка под действием нагрузок. Физический эксперимент не позволяет понять характер и поведение материала, а также распределение напряжений, в глубине стыка при растяжении ленты или перегибе. Кроме того, невозможно закрепить датчики на гибкий материал для получения информации. Считаем необходимым для анализа напряженно-деформированного состояния ленты применять аппарат метода конечных элементов с разработкой трехмерных моделей. Например, для этого можно использовать пакет SolidWorks с модулем конечно-элементных расчетов Simulation.
Для проведения исследования была создана трехмерная модель стыкового соединения ленты шириной 400 мм (рис. 1). Стык был представлен в виде модели твердого тела без клеевого слоя, что соответствует прочности соединения равной прочности ленты. Один конец ленты зафиксирован как заделка, а к другому концу приложена распределенная нагрузка (рис. 1).
В результате расчета была получена эпюра напряженного состояния стыка резинотканевой конвейерной ленты, представленная на рис. 2.
74
Анализ эпюры показывает, что максимальные напряжения возникают на концах участков стыка ленты, большие значения находятся на остром участке. По остальной длине стыка напряжения не являются критическими. Значения напряжений в критической точке (концентраторы напряжений) представлены на рис. 3.
Рис. 1. 3Б модель стыкового соединения ленты с наложенными ограничениями
Рис. 2. Эпюра напряженно-деформированного состояния стыкового соединения ленты с наложенными ограничениями
уоп мьег м/та2
Рис. 3. Значения напряжений в критической точке
75
В работе [10] после решений систем дифференциальных уравнений получен аналогичный результат: при одноосном растяжении наибольшие касательные напряжения возникают на концах соединения, локальные максимумы - на концах каждой ступени ступенчатого стыка ленты.
Опыт эксплуатации конвейеров на щебнеочистительных железнодорожных комплексах также подтверждает полученные результаты: наиболее часто встречающиеся дефекты стыков - это отслоение резинотканевой ленты в острой части соединения. В конкретном случае на отслоение влияет большое число циклов перегибов на приводном и натяжном барабанах, а также предварительное натяжение ленты.
Снижение напряжений в рассматриваемом узле соединения конвейерной ленты, а также придание стыку ленты характеристик, близких к параметрам, указанным в инструкции [5] может быть достигнуто за счет:
использование современных клеев, позволяющих выдерживать большие напряжения;
изменение геометрических параметров стыка.
В дальнейших исследованиях был рассмотрен вариант удаления острого участка стыка ленты. Изменение геометрических параметров стыка с целью снижения напряжений в месте соединения возможно путем частичного удаления острой части разделки, как представлено на расчетной модели (рис. 4).
В модели была заложена возможность дискретного изменения величины удаляемого участка. Например, на рис. 5 приведены значения напряжения, соответствующие обрезке острой части разделки на 15 мм, которые в месте концентрации составили 1408 Па.
Наилучший результат достигается при обрезке острого угла на величину 40 мм. В этом случае максимальные действующие напряжения уменьшились на 52% по сравнению с исходным случаем и составили 1120 Па.
Для определения рациональной величины срезаемого слоя в зависимости от значения тягового усилия проведены исследования влияния геометрических размеров среза на значения напряжений в критической точке. Расчеты выполнены для ленты шириной 400 мм и угле стыка 20°. Результаты исследований представлены на рис. 6.
Рис. 5. Значения напряжений в стыке с обрезкой 15 мм
Длина обрезки Ь, мм
Рис. 6. Значения напряжений в стыке с предложенным видом разделки
На величину напряжений в стыке оказывает существенное влияние натяжение ленты. Анализ графической информации, представленной на рис. 6, показывает, что наибольшее снижение напряжения дает обрезка 10...15 мм ленты на острых концах ленты. При дальнейшем увеличении длины срезаемого участка изменение значений напряжения происходит менее интенсивно.
Для практического использования результатов исследования построена графическая зависимость для фиксированного значения напряжений [а]=1120 Н/м2 изменения величины срезаемого участка в зависимости от тягового усилия. По рис. 7 можно определить величину обрезки для конкретного тягового усилия без дополнительных расчетов.
77
от значений нагрузки
Выводы.
1. Определены критические участки стыка ленты, приводящие к снижению работоспособности конвейера.
2. Предлагается новая схема разделки концов конвейерных лент при их соединении, позволяющая снизить напряжения в наиболее нагруженном участке.
3. Подтверждено, что на величину срезаемого участка существенное влияние оказывает величина тягового усилия.
4. Приведена графическая зависимость, по которой может быть определена величина срезаемого слоя с учетом тягового усилия.
Список литературы
1. Коноплев В.И., Ануфриев В.И., Анцев В.Ю. Повышение уровня качества устройств подъемно-транспортных и строительных машин. Часть 2. Бункеры, щековые дробилки, грузовые вагоны, ленточные конвейеры, ковши для перевозки металла. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 141 с.
2. Коноплёв В.И., Анцев В.Ю., Воробьёв А.В. Ленточный конвейер с устройством для разгрузки насыпных липких грузов // Автоматизация. Современные технологии. 2019. Т. 73. № 3. С. 113-114.
3. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983. 487 с.
4. «Региональный центр Инновационных технологий». Путевые машины применяемые в ОАО «РЖД». Конструкция, теория и расчёт. / [Электронный ресурс] URL: http://rcit.su/techikinfo33.html (дата обращения: 10.06.2019).
5. Инструкция по стыковке конвейерных лент. / [Электронный ресурс]. URL: http://rubexgroup.ru/wp-content/themes/rgn/materials/ Reklam Materials/ Rukovodstvo po stikovke.pdf (дата обращения: 10.06.2019).
6. Левчик Д.В. Исследование напряженно-деформированного состояния клеевого стыка конвейерной ленты с применением метода конечных элементов: автореферат по теме дипломной работы. ... магистранта. Донецк, 2010. 12 с.
7. Биличенко Н.Я., Ищук В.И., Заболотный Ю.В., Дудко М.А. Влияние угла скоса на прочность стыковых соединений резинотканевых конвейерных лент // Изв. вузов. Горный журнал, 1977. № 3. С. 75 - 78.
8. Завгородний Е.Х. Теория взаимодействия грузонесущих элементов как основа создания высокоэффективных ленточных конвейеров: автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.05.06 / АН УССР. Ин-т гео-техн. механики. Днепропетровск, 1989. 34 с.
9. Высочин Е.М., Завгородний Е.Х., Заренков В.И. Стыковка и ремонт конвейерных лент на предприятиях черной металлургии. М.: Металлургия, 1989. 192 с.
10. Левченя Ж.Б. Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях: На примере РУП "ПО "Беларуськалий»: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.05.06. М.: Мос. гос. открыт. ун-т, 2004. 18 с.
Шубин Александр Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, shubin55@,mail. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Раевский Владимир Алексеевич, канд. техн. наук, доцент, var-77@mail.ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Донченко Михаил Владимирович, студент, donchenkomv@mail. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
INVESTIGA TION OF THE STRESS-STRAIN STA TE OF A JOINT OF THE CONVEYOR
BELT
A.A. Shubin, V.A. Raevsky, M. V. Donchenko
In this paper the research of the intense deformed status of a joint of the conveyer belt is conducted. The 3D model of a joint of the conveyer belt which allowed to estimate characteristics of a joint under the influence of the loadings imitating operation of the pipeline is created. In a node of connection of the ends of the conveyer belt critical places in which connection destruction can are defined. Change of geometrical parameters of cutting of the ends of a tape in the course of their connection is offered. Contrastive analysis of the intense deformed status depending on parameters of step cutting is given. The scheme of cutting of the ends of conveyer belts allowing to reduce tension in critical places is offered.
Key words: stress-strain state, tape joint, vulcanization, the cutting scheme of the joint tape.
Shubin Alexandr Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, head of department, shubin55@,mail. ru, Russia, Kaluga, Moscow state Technical University named after N. E. Bauman, Kaluga Branch,
Raevsky Vladimir Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, var- 77@,mail. ru, Russia, Kaluga, Moscow state Technical University named after N. E. Bau-man, Kaluga Branch,
Donchenko Mikhail Vladimirovich, student, donchenkomv@mail. ru, Russia, Kaluga, Moscow state Technical University named after N. E. Bauman, Kaluga Branch
УДК 621.86; 69.002.5
ПРИМЕНЕНИЕ И КОНСТРУКЦИИ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ
МАШИН ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ю.А. Кузнецов, Е.С. Тарасов, Н.С. Смикалин
В статье рассматривается применение подъемно-транспортных машин при строительстве. Даны общие характеристики, конструктивные особенности, достоинства и недостатки некоторых типов ПТМ.
Ключевые слова: подъемно-транспортные машины, строительство, краны, подъемники, погрузчики.
Современную строительную площадку невозможно представить без технических средств, таких как подъемно-транспортные машины (ПТМ), целью применения которых является [1, 2]:
1. Уменьшение сроков строительства;
2. Повышение экономического эффекта за счет снижения продолжительности стройки;
3. Улучшение условий труда;
4. Возможность возведения сооружение большой высоты;
5. Облегченная доставка персонала на объект.
На строительных площадках чаще встречаются следующие типы ПТМ, приведенные на рис. 1.
Рис. 1. ПТМ, используемые на стройке
80
