CC BY
1
5. Родичева К.А. Выбор способа очистки ленты ленточных конвейеров // Уральский научный вестник. 2023. Т. 6, № 9. С. 40-42.
6. Устройства для очистки лент конвейеров в СССР /Г.С. Ненахов, А.А. Кухтиков, С.Д. Мягков, П.Я. Бибиков. М.: ВНИИПИ, 1985. 60 с.
7. Родичева К.А., Сорокина И.И. Обзор стряхивающих очистных устройств для ленточных конвейеров, перемещающих сыпучие грузы / Материалы Всерос. науч.-техн. конф. «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе». Калуга: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2022. Т.2. С. 256-259.
8. Патент 90425 РФ. Устройство для очистки конвейерной ленты / Н.Н. Павлов. Опубл. 10.01.2010. Бюл.
№ 1.
9. Патент 224905 РФ. Устройство для очистки конвейерной ленты / И.И. Сорокина. Опубл. 08.04.2024.
Бюл. № 10.
10. Бибиков П.Я. Установление рационального типа и параметров механических очистных устройств ленточных конвейеров горных предприятий по переработке нерудного сырья: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Москва, 2002. 23 с.
11. Конвейеры: справочник / Р.А. Волков, А.Н. Гнутов, В.К. Дьячков и др.; ред. Ю.А. Пертен. Л.: Машиностроение, 1984. 367 с.
12. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. М.: Машиностроение, 1987. 430 с.
Сорокина Ирина Игоревна, канд. техн. наук, доцент, irina. sorokina@bmstu. ru, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного университета им. Н.Э. Баумана,
Желтиков Андрей Андреевич, начальник ЦИСИС, jeltikov_aa@paoktz. ru, Россия, Калуга, Публичное Акционерное общество «Калужский Турбинный Завод»
VIBRATION DEVICE FOR CLEANING CONVEYOR BELT
I.I. Sorokina, A.A. Zheltikov
The problem of choosing a cleaning device for a conveyor belt in the case of transporting bulk cargo is considered. Based on a review of existing design solutions, a fundamental design of a vibration cleaning device has been developed. A design calculation of the specified device is proposed in order to justify its efficiency. The calculation is based on the algorithm developed by the authors for the sequential determination of system parameters.
Key words: belt conveyor, vibration cleaning device, traction calculation, efficiency.
Sorokina Irina Igorevna, candidate of technical sciences, docent, irina. sorokina@bmstu. ru, Russia, Kaluga, Bauman Moscow State Technical University (Kaluga Branch),
Zheltikov Andrey Andreevich, the head of the CISIS, jeltikov [email protected], Russia, Kaluga, Kaluga Turbine Plant Public Joint Stock Company
УДК 621.928.26
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-554-555
ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦЫ НА ВАЛКОВОМ ГРОХОТЕ С ПОДВИЖНЫМИ ФАРТУКАМИ
А.В. Кондратьев, В.Ю. Анцев, С.П. Смородов, А.А. Гусаров
В статье приводятся результаты исследований движения частицы на валковом грохоте с подвижными фартуками по просеивающей поверхности круглых и многогранных дисков. С помощью киносъемки установлен циклический характер процесса движения частицы по вращающимся дискам. Проведен сравнительный анализ изменения параметров движения частицы по круглым и многогранным дискам в зависимости от скорости движения фартуков. Обосновывается целесообразность использования круглых дисков, как с позиции предотвращения заклинивания твердых включений, так и повышения качества и производительности процесса грохочения каменных материалов.
Ключевые слова: валковый грохот, круглые и многогранные диски, частица, скорость движения фартуков, участки, длина цикла, время цикла.
Валковые разделительные устройства все чаще используются на дробильно-сортировочных и сортировочных комплексах отечественных и зарубежных фирм для рассева различных сыпучих материалов (гравий, щебень, уголь, кокс и т. д.) [1-4]. Это обусловлено тем, что производительность и качество просеивания смесей на валковых сортировках существенно выше по сравнению с вибрационными и барабанными решетами [5, 6]. Вместе с тем одной из основных причин, сдерживающих более широкое применение валково-дисковых устройств, выполненных по схеме с шахматным расположением дисков на валах, является заклинивание твердых включений между торцом многогранного или зубчатого диска и рядом стоящим валом. Заклинивание обусловлено периодическим возрастанием и уменьшением промежутка между диском и соседним валом при работе сортировки [7]. Поэтому для устранения данного недостатка было предложено на валах устанавливать круглые диски, обеспечивающие неизменность расстояния между торцом диска и соседним валом. Наряду с этим для обеспечения надежного транспортирования материала по поверхности круглых дисков валкового сита предлагалось использовать подвижные фартуки [8].
554
В ходе ранее проведенных исследований на валковом грохоте с подвижными фартуками было установлено, что подвижные фартуки обеспечивают надежное перемещение частиц по поверхности круглых дисков, компенсируя их недостаточную транспортирующую способность [9, 10]. Испытания также показали значительное увеличение времени нахождения частицы непосредственно на поверхности круглых дисков по сравнению с временем пребывания ее на многогранных дисках при одинаковом периоде прохождения всей длины валкового сита. Повышение времени контакта частиц с просеивающей поверхностью круглых дисков создает наиболее благоприятные условия для просеивания мелкой фракции без снижения производительности процесса грохочения.
В связи с этим возникла необходимость более детального изучения особенностей движения частиц материала по поверхности вращающихся дисков валковой сортировки с подвижными фартуками. Это, в свою очередь, позволит не только обосновать целесообразность перехода на круглые диски, но и спрогнозировать результативность процесса грохочения каменных материалов.
Аналитические исследования проводили с помощью киносъемки с последующей покадровой обработкой движения частицы вдоль сита на стенде валковой сортировки с подвижными фартуками. Общий вид и технические характеристики стендового оборудования подробно изложены в ранее опубликованном материале [10]. В исследованиях в качестве частицы использовался костяной шар диаметром 57 мм, плотность которого была сопоставима с плотностью каменного материала. Основные параметры испытательного стенда были следующие: длина просеивающей поверхности - 1 м; ширина сита - 0,2 м; диаметр круглых и многогранных (восьмигранных) дисков - 0,3 м; шаг расстановки фартуков - 0,18 м; диапазон изменения скорости движения фартуков Уф - 0,22...0,42 м/с; частота
вращения валов с дисками - 60 об/мин.
Результаты исследований показали, что движение частицы по вращающимся дискам носит циклический характер. Каждый цикл характеризуется несколькими этапами. Первый этап заключается в подхватывании шара подвижным фартуком. При этом происходит разгон частицы от нуля до скорости фартука. Затем частица отрывается от фартука и происходит ее дальнейший разгон посредством вращающихся дисков до максимальной скорости (второй этап). На третьем этапе происходит контакт частицы с тыльной стороной соседнего фартука и постепенное ее замедление от максимальной скорости до нуля. Четвертый этап характеризуется неподвижным состоянием частицы до нового контакта с фартуком. В связи с этим длина цикла ¡ц состоит из следующих отрезков:
1ц = I + ¡2 + ¡3 (1)
где ¡1 - длина участка первого этапа движения частицы, ¡2 - длина участка второго этапа, ¡3 - длина участка третьего этапа.
Определив длину цикла согласно уравнению (1), можно посчитать количество циклов г, которое выполняет частица по длине сита:
г = I / ¡ц , (2)
где I - длина просеивающей поверхности грохота.
С учетом этапов движения частицы время одного цикла будет выражаться следующим уравнением:
Гц = + Ч + tз + Ч, (3)
где Г1 - время движения частицы на первом участке, ^ - время разгона частицы на втором участке, ^ - время остановки частицы на третьем участке, Í4 - время покоя (ожидания) частицы.
Исходя из формул (2) и (3) общее время нахождения частицы на сите будет определяться по следующему выражению:
Г = Гц х г . (4)
Согласно выявленным характеристикам движения частицы на валковой сортировке были получены графические зависимости изменения длины каждого участка и времени его преодоления шаром по поверхности круглых и многогранных дисков во всем диапазоне численных значений Уф .
На первом участке, как на круглых, так и на многогранных дисках наблюдалось постепенное увеличение длины разгона частицы от нуля до скорости фартука с возрастанием Уф (рис. 1). Полученные зависимости показывают, что если при наименьших значениях скорости фартуков на круглых дисках длина разгона (линия - 1) была заметно больше по сравнению с многогранными дисками (линия - 2), то по мере повышения Уф длины ¡1 практически сравнялись.
0,17
-С 0.14
0,11
св
0,08
0,05
1 ♦
2__
♦
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Рис. 1. Длина первого участка при изменении скорости фартуков: 1 - круглые диски, 2 - многогранные диски
555
В то же время отмечалась линейная зависимость повышения времени разгона частицы на круглых дисках с увеличением скорости движения фартуков (линия - 1, рис. 2). На многогранных дисках так же происходило повышение времени разгона (линия - 2, рис. 2), но интенсивность роста была менее заметна.
Изменение длины второго участка в зависимости от скорости движения фартуков представлено на рис. 3. Графический материал отображает существенное уменьшение /2 с повышением Уф на многогранных дисках (линия
- 2) по сравнению с движением частицы на круглых дисках (линия - 1). Данное обстоятельство обусловлено более эффективным продвижением частицы выступами многогранных дисков по отношению к круглой форме дисков, что и приводит к снижению длины участка разгона.
Скорость движения фартуков тф, м/с Рис 2. Время разгона частицы на первом участке: 1 - круглые диски; 2 - многогранные диски
0,126
0,115
3" >>
я
г
с Ч
0,104
0,093
0,082
1
▼ ^Чц ♦ ч
2
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков г'ф, м/с Рис. 3. Длина второго участка при изменении скорости фартуков: 1 - круглые диски; 2 - многогранные диски
Вместе с тем закономерности снижения времени разгона частицы с уменьшением скорости движения фартуков на обеих поверхностях практически совпадают (рис. 4). Это, в свою очередь, объясняется тем, что если движение частицы по круглым дискам осуществляется практически безотрывно, то на многогранных дисках частица постоянно подбрасывается вверх и не всегда в сторону транспортирования. Поэтому, несмотря на меньшее значение /2 время прохождения участка на многогранных дисках (линия - 2) такое же, как и на круглых дисках (линия - 1).
0,27
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков г'ф, м/с Рис 4. Время разгона частицы на втором участке: 1 - круглые диски, 2 - многогранные диски
556
После разгона частицы на втором участке происходит ее контакт с тыльной стороной соседнего фартука, что приводит к постепенной остановке шара. В обоих вариантах с повышением скорости движения фартуков происходило увеличение участка торможения (рис. 5). При этом наблюдалось некоторое увеличение длины участка постепенной остановки частицы на многогранных дисках (линия - 2) в сравнении с круглыми дисками (линия - 1). Полученные результаты также говорят об отбрасывании частицы многогранными дисками в противоположную сторону от направления вращения валов, что и приводит к повышению ¡3 .
Процесс замедления частицы на круглых дисках осуществляется за большее время (линия - 1, рис. 6) в силу безотрывного движения, хотя длина третьего участка немного меньше по сравнению с многогранными дисками. На многогранных дисках частица останавливалась быстрее (линия - 2, рис. 6) за счет воздействия выступающих вершин вращающихся дисков, которые имеют более надежный контакт с транспортируемым материалом. Повышение скорости фартуков как на круглых, так и на многогранных дисках, вызывало увеличение времени замедления частицы.
Зависимости времени ожидания (покоя) частицы от изменения скорости движения фартуков представлены на рис. 7. Экспериментальные данные показывают снижение времени ^ с ростом скорости фартуков. При этом время ожидания частицы практически не зависит от конфигурации дисков просеивающей поверхности.
0,15
0,13
0,1
я
I
й
g
0.09
0,07
"""г
—-ф
1
—-—■
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков Уф, м/с Рис 5. Длина третьего участка при изменении скорости фартуков: 1 - круглые диски; 2 - многогранные диски
U 0,26
о. 23
0,23
0,2
0,17
0,14
Л 1 ' Д
---А 2
" А
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков Уф, м/с Рис 6. Время остановки частицы на третьем участке: 1 - круглые диски, 2 - многогранные диски
0,44
0,36
Р
о л
0,28
0,2
0,12
2
А
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков Гф, м/с Рис 7. Время ожидания (покоя) частицы: 1 - круглые диски, 2 - многогранные диски
557
На рис. 8 показано увеличение длины одного цикла движения частицы при повышении скорости движения фартуков. Причем, если вначале с ростом Уф длина 1ц на всех дисках повышалась практически одинаково, то,
начиная со скорости фартуков более 0,35 м/с, наблюдалось незначительное увеличение длины цикла на многогранных дисках по сравнению с круглыми дисками. Руководствуясь выражениями (2) - (4) можно заключить, что с ростом 7ц количество циклов и время нахождения частиц на просеивающей поверхности уменьшаются, а значит, эффективность просеивания мелкой фракции будет падать, а производительность по поступающему на сито материалу будет возрастать. Данное заключение было полностью подтверждено на валковом грохоте с многогранными дисками. При этом рациональные режимные параметры фартуков, обеспечивающие высокую результативность процесса фракционирования гравия и щебня, находились в интервале 0,32.. .0,37 м/с [5].
п
0,38 0,36 0,34 0,32 0,3
2
1 ---
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Скорость движения фартуков Уф, м/с Рис. 8. Зависимость длины цикла перемещения частицы от скорости движения фартуков: 1 - круглые диски, 2 - многогранные диски
Резюмируя полученные результаты исследований можно заключить, что движение частиц по поверхности круглых и многогранных дисков, благодаря подвижным фартукам, происходит в виде повторяющихся циклов, состоящих из одних и тех же этапов. При этом существенной разницы движения частицы вдоль просеивающей поверхности на круглых и многогранных дисках не выявлено. Поэтому на валковом грохоте с подвижными фартуками можно использовать круглые диски, которые должны повысить не только надежность работы разделительного устройства, но и обеспечить высокие показатели качества и производительности процесса фракционирования каменных материалов на дробильно-сортировочных комплексах дорожно-строительных машин.
Список литературы
1. Михайлова Н.В., Бизяев О.Ю., Спиридонов П.А. Устройство валкового типа для классификации влажного сырья // Обогащение руд. 2016. № 4. С. 48-55.
2. Валково-дисковый сепаратор автономного комплекса добычи и переработки торфяного сырья на топливо / Ю.Ю. Бондарев, Е.И. Звонарев, С.Л. Иванов, Д.И. Шишлянников // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. № 14. С. 72-81.
3. Юдин А.В., Шестаков В.С. Выбор оборудования и оценка схем мобильных карьерных комплексов при обработке закарстовых месторождений // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 1. С. 92-100.
4. Кузуев Д.П., Радюк А.Г. Конструкторско-технологические методы повышения долговечности валкового грохота // Горный информационно-аналитический бюллютень (научно-технический журнал). 2011. Вып. 8. С. 264268.
5. Абдуллах А.К. Обоснование конструкции и параметров валкового грохота для сортировочных комплексов дорожно-строительных машин: дис. ... канд. техн. наук. Тверь, 2014. 118 с.
6. Шабельник Б.П. Разработка технологического процесса очистки корнеплодов и создание конвейеров очистителей свеклоуборочных машин: дис. ... д-ра техн. наук. Харьков, 1986. 497 с.
7. Кондратьев А.В. Создание высокоэффективных валковых сепараторов торфяных машин и оборудования: дис. ... д-ра техн. наук. Тверь, 1998. 361 с.
8. Кондратьев А.В., Кочканян С.М., Смородов С.П. Совершенствование разделительной способности валкового грохота с активным интенсификатором // Строительные и дорожные машины. 2017. № 7. С. 9-13.
9. К вопросу повышения просеивающей способности валковых грохотов / А.В. Кондратьев, С.П. Смородов, С.М. Кочканян, Ю.Н. Павлов // Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование в дорожной и строительной отраслях: материалы международной научно-практической конференции. Белгород: Изд-во БГТУ, 2020. С. 189-194.
10. Обоснование рациональной формы дисков валкового грохота с подвижными фартуками / А.В. Кондратьев, В.Ю. Анцев, С.П. Смородов, А.А. Гусаров // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 8. С. 343-247.
Кондратьев Александр Владимирович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, avkondr@yandex. ru, Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет,
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, anzev@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Смородов Сергей Петрович, старший преподаватель, [email protected], Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет,
Гусаров Андрей Александрович, доцент, [email protected], Россия, Тверь, Тверской государственный технический университет
STUDY OF PARTICLE MOTION PECULIARITIES ON A ROLLER SCREEN WITH MOVABLE APRONS A.V. Kondratiev, V.Y. Antsev, S.P. Smorodov, A.A. Gusarov
The paper presents the results of studies ofparticle motion on a roller screen with movable aprons on the screening surface of circular and multi-faceted disks. The cyclic character of the process of particle motion on rotating disks is established by means of motion pictures. A comparative analysis of changes in the parameters of particle motion on round and multi-faceted disks depending on the speed of apron movement is carried out. The expediency of using round disks is substantiated, both from the position ofpreventing jamming of solid inclusions and increasing the quality and productivity of the process of screening of stone materials.
Key words: roller screen, round and polyhedral disks, particle, apron speed, sections, cycle length, cycle time.
Kondratiev Alexander Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, av-kondr@yandex. ru, Russia, Tver, Tver State Technical University,
Antsev Vitaly Yurievich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, anzev@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Smorodov Sergey Petrovich, senior lecturer, [email protected], Russia, Tver, Tver State Technical University,
Gusarov Andrey Alexandrovich, docent, [email protected], Russia, Tver, Tver State Technical University
УДК 625.084
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-559-560
КАТОК ПРИЦЕПНОЙ ТРЕХВАЛЬЦОВЫЙ
В.А. Нилов, В.А. Жулай, В. Л. Тюнин, Е.В. Федоров
Рассмотрены вопросы повышения качества и производительности при выполнении работ по уплотнению материалов дорожными катками путем создания перспективных трехвальцовых дорожных катков на базе серийно выпускаемых машин. Предложена конструкция для агрегатирования серийного двухвальцового катка и прицепного одновальцового вибрационного катка, что открывает новые возможности для увеличения силового воздействия на уплотняемую поверхность и способствует дополнительному увеличению производительности катков. Увеличение количества вальцов дорожного катка уменьшает число проходов и существенно увеличивает его производительность. Дополнительными элементами этого агрегата являются: шарнир для соединения рамы серийного катка и катка прицепного и дополнительный гидроцилиндр, установленный между рамой серийного катка и катком прицепным. Такая конструкция позволяет новому агрегату работать по челночной схеме без разворотов тягача, что невозможно при работе серийных прицепных катков, а предложенный прицепной трехвальцовый каток обеспечивает существенное увеличение производительности и улучшение условий работы оператора. Прицепные трехвальцовые катки позволяют увеличить ресурс работы двигателя серийного двухвальцового катка за счет отключения вибратора серийного катка. Значительным преимуществом такого агрегатирования является возможность существенного снижения (на 25...30 %) мощности серийного дорожного катка, поскольку серийный прицепной каток снабжен собственной энергетической установкой.
Ключевые слова: дорожный трехвальцовый каток, прицепные катки
В работах [1-9] отмечено, что одним из эффективных направлений увеличения производительности дорожных катков является применение двухвальцовых катков тандемного типа с дополнительным управляемым валь-цем. В дорожном строительстве применяют самоходные комбинированные (рис. 1) и прицепные вибрационные катки (рис. 2), для работы которых необходим тягач.
Рис. 1. Каток двухвальцовый ДУ-84
Рис. 2. Канюк прицепной ДУ-94
