CC BY
32
УДК 621. 867
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАССЫ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ГРУЗОНЕСУЩЕЙ ЛЕНТОЙ
П.В. Бословяк1, М.М. Жилейкин2, А.А. Понитаев3
1ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана», г. Москва, Россия; 2ФГБОУ ВО «(Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана», г. Москва, Россия; 3ФГБОУ ВО «(Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана», г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Статья посвящена актуальному вопросу, связанному с оптимизацией металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной грузонесущей лентой. В работе кратко приводятся существующие научные и конструкторские разработки данного типа конвейера. Особое внимание уделяется использованию методик, позволяющих добиться снижения массы металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной лентой.
Методы и материалы. Авторами разработана и подробно представлена математическая модель металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной грузонесущей лентой, состоящая из целевой функции и систем ограничений, которая позволяет реализовать современные подходы при проектировании металлоконструкции, тем самым снижая массу конвейера в целом.
Результаты. По результатам выполненных исследований представлены значения напряжений и прогибов, возникающих в металлоконструкции линейной секции различной конструкции, в зависимости от разной производительности конвейера с подвесной лентой. Проведена процедура оптимального проектирования металлоконструкции линейной секции с различным типоразмером конвейера с подвесной лентой, выполненная для минимального и максимального значения производительности. Авторами представлены результаты оптимальных поперечных сечений стержней и раскосов металлоконструкции конвейера.
Обсуждение и заключение. Установлено, что применение современных подходов, в частности оптимизации, к проектированию металлоконструкции конвейера позволяет улучшить массогабаритные показатели всего конвейера.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: металлоконструкция, конвейер с подвесной лентой, линейная секция, оптимальное проектирование, целевая функция.
ВВЕДЕНИЕ
На современном производстве и в строительстве машины непрерывного транспорта являются незаменимыми средствами, позволяющими выполнять поставленные задачи [1,2,3]. Поэтому происходит развитие и совершенствование конвейерного транспорта, в частности специального ленточного конвейера с подвесной грузонесущей лентой [4,6,7]. Использование методик, позволяющих добиться снижения массы металлоконструкции линейной части, является актуальной задачей на начальной стадии проектирования конвейера с подвесной лентой [8,9].
Конвейеры с подвесной грузонесущей лентой (КПЛ) нашли применение в химической, горнодобывающей, транспортной промышленности и в других областях производства [10,11,12,13]. Они имеют существенную отличительную конструктивную особенность от традиционных ленточных конвейеров. Вместо роликовых опор, стационарно установленных по всей длине трассы конвейера на грузонесу-щей и обратной ветви, в конструкции данного конвейера применяются роликовые каретки, к которым через гибкие элементы крепится конвейерная лента. Каретки движутся по трубчатым направляющим, перемещая ленту с грузом (рисунок 1) [14,15].
Рисунок 1 - Конвейер с подвесной грузонесущей лентой Figurel - Conveyor with overhead carrying belt
Одним из основных узлов КПЛ является металлоконструкция (МК), которая условно разделяется на три узла - МК натяжной станции, МК линейной части, МК приводной станции, состоящих из набора стержней и раскосов.
Подробно рассмотрим металлоконструкцию линейной части КПЛ, состоящую из набора МК линейных секций, количество которых зависит от длины конвейера и составляет относительное большинство от его общей массы металлоконструкции. Следовательно, при проектировании КПЛ важной задачей является снижении массы МК линейной части, что
достигается использованием современных подходов при проектировании транспортирующих машин.
МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ
Возможно несколько вариантов исполнения линейной секции. На рисунке 2 представлен разработанный универсальный вариант МК линейной секции КПЛ, включающий наличие потенциальных избыточных стержней и раскосов с возможностью последующего их исключения из металлоконструкции.
Рисунок 2 - Металлоконструкция линейной секции КПЛ: 1 - продольный стержень; 2 - поперечный стержень; 3 - вертикальный стержень; 4 - поперечный стержень; 5 - вертикальная стойка грузовой ветви; 6 - вертикальная стойка холостой ветви;
7 - поперечный стержень; 8 - раскос; 9- раскос Figure 2 - Metal structure of the linear section of the COB: 1 - longitudinal rod; 2 - transverse rod; 3 - vertical rod; 4 - transverse rod; 5 - vertical stand of cargo branch; 6 - vertical stand of the idle branch;
7 - transverse rod; 8 - brace; 9 - brace
Масса МК линейной части КПЛ формируется следующей формулой:
М = p(j1m1 + j2m2+ j3m3+ j4m4+ j5m5+ + j6m6+ +j7m7+ j8m8+ j9m9),
(1)
где р - количество линейных секций МК конвейера; j¡ - признак наличия 1-го стержня (раскоса) в конструкции Ц =1 - стержень (раскос) присутствует; j¡ = 0 - стержень (раскос) отсутствует); m¡ - масса отдельного ¡-го стержня или раскоса (рисунок 2) [9, 15].
Постановка задачи условной параметрической оптимизации сводится к минимизации целевой функции МК линейной секции КПЛ, т.е. к снижению ее массы, при выполнении систем ограничений, накладываемых на нее.
На начальном этапе формируются векторы варьируемых (управляемых) и неварьиру-емых (неуправляемых) параметров [9]. Для этого осуществляется подробный анализ узла МК линейной секции, из которого следует, что
масса металлоконструкции зависит минимум от тридцати одного, максимум от сорока пяти размерных величин. Управляемыми могут являться минимум двадцать девять величин, максимум - сорок три, из которых формируется вектор варьируемых параметров.
Для расчетной схемы МК линейной секции (рисунок 3) в зависимости от выбранного оптимального поперечного сечения стержней 1 - 9 (рисунок 4) вектор варьируемых параметров имеет вид
{х}т={х1 ^-^Н1/ ^ 31 32"
а9 Ь1 Ь2-Ь9 е1 е2-е9 ^ ^"А ^ ^ С1 С2-
с9 ^ h1 ^-А д1 д2-д9 к5 кб-
кз D5 (2)
где ш - количество управляемых параметров МК линейной секции; г - тип профиля поперечного сечения (г = п - прямоугольная труба; г = ш - швеллер; г = у - уголок; г = к - круглая труба).
Рисунок 3 - Универсальная расчетная схема МК линейной секции стационарного КПЛ [9] Figure 3 - Universal calculating scheme of the MS linear section of the stationary COB [9]
Неуправляемым и параметрами МК линейной секции длины стержн ей5и6 (рисунок
2), которые определяются в зависимости от формы поперечного сечения конвейерной ленты. Поэтемувектор неварьираемых параМетров прнмет вид
{ап}т={2м1 о2 Н п ф (й)
Рисунок 4 - Профили поперечного сечениядетали металлоконструкции [16, 17]: а - прямчукнльная ерубч;К рШвеелнр; и - угоеос; н -нруччкн труба ещиги й - Лио5и-5есИоиа1 ргиИ/еБ еfmйtal и&иЛаенс1е1иНцииб,17]: Дн гнейсни/нг ЬЬе; С - -Напие!; е - аед1е; с! - иоипсИиЛе
Задача оптимального проектирования МК линейной секции КПЛ с учетом (2) и (3) вводится к минимивэции целевой функции вида
Ц(К№С}) =^8п1р1х1х( (х(+ Х4-2 хО^Ш^р^хШСхШ^ хЩ)+2 х4хЩ]+ +j14n1p1x1x2(x(+x4-x2)}+{jЬ2n2p2x5xS (х7+х8-2 х6Н4пУрУх4[х4(х4-2 хЩ)+2 хшОхЩ]+ ¡упУр(х5ху(х77+ x8-x6)}+{j(8nзPзX9xПo(XÍ1+ Х12-2 хУОН44пЗрЗхШ1 [х42(х4З-2 х44)+ +2 x45x44]+j3у4nзPзx9x1o(x11+x12-x1o)}+{j44n4P4x!íзx!Í4 (хп5+х16-2 хп4)+
+Лп4р4ж46[ж47 (х48-2 х49 )+х4Ох49 ]+j4у2n4p4x1зx14(X15+X16-X14)}+{j58n5p5z!íx!Í7(xÍ8 + +Х19-2 xП7)+j44n5р5z4 [хЩ, (х42-2 x4з)+2x44x4з] + ¡5у4n5р5zуxУ7(xV х^^-х,^
+¡54^* р5zУxУ (x2-xУ)}+{jП4n6р6z2x2o(xП1 +х22-2 хПО)+ j42n6р6z4[x45(x46-2 х47)+ (4) -2x48x47]+j6у2n6р6z2x2o(x21 +х2У-х2ОН62п6п р6z2x3(x4-x3)}+{j7 4п7р7х2ЗхП4(х25+
+ хП6-2 xП4)+j42n7p7x49[x40 (х4У-2 х42)+2 хЩзхЩу] +^2п7р7х2Зх24 (хУ25+ х2б- хУ^ +j72n7 п р7х5х6 (х7 -x6)}+{jП4n8р8xП7xУ8(xУ9+ хЗО-2 хУуНЩ 2п8 р8х44[х45(х46-2 хЩ7) + +2 хЩУхЩ^упУ р8х27х28(х29+хУО-х28Н82п8п р8х8х9 (xУo-x9)}+{j92n9р9x31xПy(x3з +
+хЗ4-2 хПУНШпУрУхЦУМЩ^-у x4y)+2x4зx4y]+jУ9n9р9xУз1xУзy(xУзз+xУз4- х»2)}+ +¡92^ п р9хУ1хУУ(хУЗ-хУУ)},
гдеР: - плотностьматериаластержня ираскосаМКлинейнойсекции.
Конструктивные ограничения на длины стержней и раскосов предполагают выполнение усло-
• вертикальные стержни 3 (см. рисунок 3) не рекомендуется устанавливать с шагом вдоль трассы КПЛ более 4 метров. С увеличением данного расстояния происходит существенный рост динамических усилий на направляющие отдвижущихся по ним роликовых кареток [5]
4 -I, >0;(5)
• расстояниемежду секциями I зависитотдлины секции 1[ [5]: 1лС<(0,8^1,5)11,(6) '
где [ ; шагстоек линейнойсекциивдольтрассыКПЛ( см.рисунок3).
Кчислупрочностныхограниченийотносятсявыполненияследующихусловий[18]:
• не превышение внешними усилиями, возникающими при центральном растяжении или сжатии стержней, допускаемых величин в расчетах на статическую прочность и на устойчивость;
• не превышение внешними усилиями допускаемых величин изгибающих моментов при рас-четенастатическуюпрочность.
beaй7нмр сиба4и, том в— им о, 2018. Схаок-ой нoмepаыпycаы- ьн (^ссзл-уо, вн. й. 2018. Cont¡nuпхs е - 60{
в71
Жесткостные офаничения должны обеспечивать условия не превышения МК величин допускаемых тногг()о^ [1е0
С; целсит выявочения кертины распределения напряжений и прогибов, возникающих в МК лн-нкйнеВ секции, в итсиеяlитcсд от рязливиап пpoттьoдстчльнocтини нечрлввяо1 молле вселсдова-пий дле веял стеежни9 с paaсocои пpeдвoесчeльнoPыид повьсоо одинаостея ьсиеречное сечение - кьецовитлый п|ЯOCpсыь ^си[<^с) пни. ц кaчеcтвя ияп^впяющно иcислвнсвcлaco фустая труба 057*3,и скее [тл хецошо ас|э^со1тсииеои^^ша^ ceЛя прки ешке^ьсвии кпл1
Ш ходсоптимслитого rг|CoeитиpoвaнlHíк геометричесше еасдеоы иeaЯcилрB нiPDc:иl(вcяхнLOвх не польеряилскь Овтиминяциу. Ело равощение рыло веиняое, тоооолы^у о умгньшеналм псефиля пaирaвлоющнx сьвжиеыся тостм^!.!0] рсликоиых )еaсятк, я ееривяносвcииe г еслвкоп, 1овигаюлйо-яд по нcoяaвлaющинl С( иеоульерас визвнояет чяаяееность нoслиивиaния BlOлтcтн пщи овибанив т|сииллввс!йиых нcнс)HвлcллJlипl (перен^ход fтoлвкнв о фузовои ветвь на сСресвцю проыьС нОлвни пртвтocoгc ои в^ояжсвего Ихрябеиот.
Ев соснса иcеaтeтеcнcнтc жп окcпвePeвлии пил размее шиитны ленты в проводврых ооеледо-ванг^ыос 1ИЮС лпнеииcв сесавн тяитви(туея н диакНООНР О^б^ГЛ ид [н^и1
[Т процссяа китималвйосе нcceкeвсcнeвия МК лптoИвeИ секции быео првняио допуленве рав-намяанoи aе(раики левсЫи При эсгам Уeoизвcдкьтлвнeoни сернсВс°а идет воггиятияя прсмо про-п(a|и((иrr:нa.п)^н0 окоеясев тpaьриepаиcсвенвя футы.
Ннирузев, дрйсти^щир Hir йй0 000 лин^р.но00 слунщии со стороны нодвескп, леисо ь ф|Ле, сиреде-лялило оcвиcимoстcми (сл. сия^ск 0|):
с попе|сечныы пусроыки в., на ^кастой a|ceooиeB ветви
Fi=k,
gJ0( кн
a,6ukBkr
■ +
4CC3a(K
+
gGxB
ей
/v1;
(0)
попeрeчниe нагрупон FP на учаaиоe oBpаиной вeивн
FP = кд
^g + gGixB" V 'a PKIa ,
/VpC
(8)
продольное нагнунсй Т на учаатое груповой вeивн
Т1 - кдкн
ММ + Рк)
gQ кн + 4Gng + gGxB
3,6иквкг
PB
3,6ukBkr
/Vi;
(я)
продольние нагрупон Тр на учаатое оBраинойвeивн
Те - кд
^LrD мм+ек)
'4 Gag + gGxBл
v
ic
PC
/V
/
(1И)
где кд - ооэЫЫнннeни днналнчноaин; Q- про-нпводниeльность оонвейера; кя - ооэЫфннй-eни нeравнолeрной пагрупон ОНО; ka - ооэф-Ынннeни нaпольповання ОНО по врялянй; кг - б^ффсннои! гоиовноaин ОНО; Gx - лясся оонвейерной лес™; H - вeриноальная про-еония длнни ОНО; B - рнрнна оонвейерной лес™; Ga - ласса подвесоо; 1н - гаг подвесоо; кДН - cоэЫЫйЦйeни учета дополнниeльнио со-проинвлeннй при Barbie направлямлего пути в вeрийcальной в горнпониальной плосоосияо; Lr - горнпониальная проеония длнни ОНО; v1, vp - ооличество подвесоо на учасиоао груповой
в оBраиной ветвей ОНО сооивeисивeнно; м -cоэЫЫйЦйeни ирeння оси ролноа оарeион; d -дналeир оси ролноа; к - cоэЫЫйЦйeни ирeння оачення ролноа по направлямлей; C - ооэф-Ынннeни дополнниeльнио сопроинвлeннй; D -дналeирролноаподвeсон.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Расчeи напряжений в прогнОов, вознйcан-лно в лeиаллоcонсируcцйй линейной сеонин ОНО, виполнен в програллнол оолплeосe Siemens NX. Рeпульиаии прeдсиавлeни на рн-суноеР.
А У
у / > > с
V 4 ¿г — *
Л / Г -*
/ ф s *
< У,
г * > <
40 80 120 160 200
L=1 м, В=0,65 м; L=1,5 м, В=0.65 м; L=2 м, В=0,65 м; L=1 м, В=0,8 м; L=1,5 м, В=0,8 м; L=2 м, В=0.8 м;
240 280 320 360 400 Производительность, т/ч - L=1 м, В=1 м:
— — — L=1,5 м, В=1 м;
— L=2 м, В=1 м; L=1 м. В=1.2 м;
— — — L=1,5 м, В=1,2 м;
— L=2 м, В=1,2 м;
— U - L^
. — L<
240 280 320 360 400 Производительность, т/ч Им, В=0,65м; L=1 м, В=1 м;
=1,5 м, В=0,65 м; — — — — L=1,5 м В=1 м =2 м, В=0,65 м; ■ — L=2 м, В=1 mi;
И м, В=0,8 м; L=1 м, В=1,2 м;
:1,5 м, В=0,8 м; — — — — L=1,5 м, В=1,2 м; :2 м, Вэ0,8м, • — L=2 м, В=1,2 м,
а б
Рисунок 5-Гоафикй зависимкстопрокзвойитнльносто кенвейерз спадвесной лентой.движущегося со скоростью 0,5 мОс, от нвуопжооий(а3и нт прогибов -о), снлнеолгщех в мотаоооконстркклии лgнeйной chKU,unpa3nu4Hng ngины s npucoomesmcmegioLoe5 ширинеВленты Figure 5oDeнййdhнce diкgrйms bf thh chnveyoehnnging belt's нкoductLvity moving at0.5m/s spendl from LSk sLrossos (of and from LSk dкflкcLiйns ebf,which eеекec LhihettкsеcotenlshciLhn wLth different
lкngLh S and hL Lha cйrrкsейnding width of Lha B Lapo
Проанализировав графики (см. рисунок 5) можно заключить следующее:
1. С увеличением длины линейной секции существенно возрастают нормальные напряжения и прогибы. Это объясняется увеличением расстояния между точками крепления направляющих и ростом динамических нагрузок со стороны ленты с грузом [5, 20, 21].
2. Напряжения, возникающие в металлоконструкциях линейных секциях для исследуемых длин ( 1 м, 1,5 м, 2 м) пра ш-ране лент В = =0,8 м и В = 1 м, различаются незначительно.
3. Для максимальной расчетной производительности 367 т/ч принятый на начальном этапе квадратный профиль 20*20 мм МК не обеспечивает выполнения прочностных и жесткостных ограничений для следующих длин линейных секций с соответствующей шириной ленты: L=1 м, В=1,2 м; L=1,5 м, В=0,65 м; L=1,5 м, В=0,8 м; L=1,5 м, В=1 м; L=1,5 м, В=1,2 м; L=2 м, В=0,65 м; L=2 м, В=0,8 м; L=2 м, В=1 м; L=2 м, В=1,2 м.
4. Максимальные значения прогибов МК линейной секции возникают в трубчатых направляющих, которые в дальнейшем исследовании не будут подвергаться оптимальному проектированию.
ОБСУЖДЕНИЕ
Оптимальное проектирование МК линейной секции осуществлялось в программном комплексе Siemens NX для наименьшей (Q=18 т/ч) и наибольшей (Q=367 т/ч) производительности конвейера при установленной скорости движения 0,5 м/с. Определен оптимальный профиль поперечного сечения МК линейной секции, и выявлена ее масса (таблица). Исследования проводились для трех длин линейной секции (1 м, 1,5 м, 2 м) с четырьмя типоразмерами ширины ленты (0,65 м, 0,8 м, 1 м, 1,2 м). С целью унификации металлоконструкции конвейера был принят профиль поперечного сечения одинакового типоразмера для всех стержней и раскосов линейной секции.
Таблица
ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ, ТИПОРАЗМЕРЫ ПРОФИЛЯ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ И МАССА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ ЛИНЕЙНОЙ СЕКЦИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ВАРИАНТОВ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ
Table
VOLTAGE VALUES, CROSS-SECTIONAL PROFILE SIZES AND MASS OF THE LINEAR STEEL SECTION, OBTAINED IN THE OPTIMAL DESIGN PROCESS FOR VARIOUS CONSTRUCTIVE VARIANTS OF THE CONVEYOR HANGING BELT
№ п/п Производительность КПЛ, т/ч Длина МК линейной секции, мм Ширина ленты, мм Напряжения в МК, МПа Момент сопротивления оптимального сечения, см3 Размеры профиля поперечного сечения (прям. труба) Масса МК линейной секции, кг
1 18 1 000 650 96,57 0,093 15x10x1 38,5
2 1 500 197,24 0,208 15x10x1 63,5
3 2 000 186,63 0,263 15x10x1,5 87,5
4 367 1 000 185,15 1,095 30x15x2 46,2
5 1 500 196,76 1,668 30x20x2,5 95,6
6 2 000 201,66 2,434 40x20x2 120,5
7 18 1 000 800 129,71 0,124 15x10x1 43,6
8 1 500 176,29 0,202 15x10x1,5 67,7
9 2 000 173,63 0,273 20x10x1,5 91,5
10 367 1 000 184,66 1,276 30x20x1,5 58
11 1 500 191,22 1,984 40x20x2 97,8
12 2 000 190,30 2,655 35x25x3,5 155,5
13 18 1 000 1000 165,19 0,143 15x10x1 45,1
14 1 500 178,85 0,212 15x10x1 68,9
15 2 000 204,64 0,276 20x10x1 87,0
16 367 1 000 170,51 1,333 35x20x2 73,9
17 1 500 195,31 1,94 35x20x2,5 107,6
18 2 000 189,16 2,604 40x20x3 150,8
19 18 1 000 1200 155,21 0,152 15x10x1 46,9
20 1 500 179,29 0,268 15x10x1,5 71,6
21 2 000 184,76 0,315 20x10x1,5 95,9
22 367 1 000 202,73 1,465 30x20x2 77,3
23 1 500 188,67 1,919 35x25x2,5 123,1
24 2 000 185,45 3,103 45x30x2,5 169,6
В таблице представлен момент сопротивления сечения, полученный по результату оптимального проектирования МК, по данным которого принимается оптимальный профиль линейной секции конвейера. Также представлена масса одной линейной секции.
Влияние массы МК одной линейной секции
КПЛ в зависимости от установленного шага (продольного расстояния) вертикальных стоек 3 (см. рисунок 2) представлено на рисунке 6. Как видно, с увеличением шага вертикальных стоек происходит рост массы линейной секции, а также напряжений, возникающих в МК от внешних нагрузок.
m, тг
120
100
80
60
40
20
IL=1000mm
I L=1500 мм
L=2000 мм
В=650 мм
В=800 мм
В= 1000 мм а
В=1200 мм
m, тг
IL=1000MM
I L=1500 мм
L=2000 мм
В=650 мм
В=800 мм
В= 1000 мм б
В=1200 мм
Рисунок 6 - Диаграмма зависимаста массыот длинылинейной секции при различной ширине ленты В
дляпроизводительности спапшыеыа: а - 0=й8т/ч; б - Q=3d7 т/ч Figure 6 - Depandence diagram ofthe mass en ths linnar sectien isegth for different widthsofthe В tapefor the
productivityof the cenaeyae: a~Q= 18t/h; 6-Q = 367t/h
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании выполненной работы можно сделать следующие выводы:
1. Разработана математическая модель металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной лентой, состоящая из целевой функции и систем ограничений.
2. Получены значения напряжений и проги-
бов, возникающих в металлоконструкции линейной секции, в зависимости от разной производительности конвейера.
3. Выявлены типоразмеры профилей поперечных сечений и массы металлоконструкции линейной секции для минимального и максимального значения производительности конвейера.
4. Приведены рекомендации по выбору массогабаритных размеров металлоконструкции линейной части конвейера с целью снижения ее массы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. Москва: Машиностроение, 1980. 303 с.
2. Пертен Ю.А. Конвейерный транспорт XXI века // Транспорт российской федерации. 2005. № 1. С. 42-43.
3. Спиваковский А.О. Транспортирующие машины. Москва: Машиностроение, 1983. 487 с.
4. Лагерев А.В., Толкачев Е.Н., Бословяк П.В. Проектирование и исследования конвейеров с подвесной грузоне-сущей лентой. Брянск: РИО БГУ, 2016. 303 с.
5. Ивченко В.Н., Давыдов С.В., Куров В.В. Опыт эксплуатации конвейеров с подвесной лентой // Горный журнал. 2003. №3. С. 66-70.
6. Ивченко В.Н., Куров С.В. Юбилей российского беспросыпного ленточного конвейера с подвесной лентой // Горная промышленность. 2007. № 4 (74). С. 76-77.
7. Конвейеры с подвесной лентой / В.И. Аверченков, В.Н. Ивченко, В.П. Дунаев [и др.] / под общ. ред. проф. В.И. Аверченкова. М.: Машиностроение-1, 2004. 256 с.
8. Вершинский А.В., Лагерев И.А., Шубин А.Н., Лагерев А.В. Численный анализ металлических конструкций подъемно-транспортных машин. Брянск: РИО БГУ, 2014. 186 с.
9. Бословяк П.В., Зуева Е.П. Универсальная методика оптимального проектирования основных конструктивных узлов металлоконструкции стационарного конвейера с подвесной лентой. Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2015. №1. С. 32-42. URL: http://ntv-brgu.ru/wp-content/arhiv/2015-N1/2015-01-07.pdf.
10. Лагерев А.В., Дунаев В.П. Конвейеры с подвесной грузонесущей лентой - инновационный вид машин непрерывного транспорта // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 10. С. 9-14.
11. Lagerev A.V., Tolkachev E.N., Lagerev I.A. Modelling of a Vertical Loop Conveyor with Suspended Belt and Distributed Drive // International Review on Modelling and Simulations. 2016. Vol. 9, N. 4. P. 271-279.
12. Гончаров К.А., Бословяк П.В., Кулешов Д.Ю. Экспериментальный стенд для исследования движения дискретного участка ленточного конвейера с подвесной лентой и распределенным приводом // Достижения молодых ученых в развитии инновационных процессов в экономике, науке, образовании: материалы IV Международной научно-практической конференции / под ред. И.А. Лагерева. Брянск: БГТУ, 2012. С. 14.
13. Кулешов Д.Ю. Подвесной пространственный горизонтально замкнутый ленточный конвейер // Достижения молодых ученых Брянской области: Материалы Региональной научной конференции студентов и аспирантов / под. ред. И.А. Лагерева. Брянск: БГТУ, 2010. С. 29-31.
14. Конвейеры: справочник / РА. Волков, А.Н. Гнутов, В.К. Дьячков [и др.] / под общ. ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, 1984. 367 с.
15. Бословяк П.В., Толкачев Е.Н. Математическая модель оптимизации приводной подвески конвейера с подвесной лентой и распределенным приводом. Научный рецензируемый журнал Вестник СибАДИ, 2018. №1. С. 8-18. DOI: http://dx.doi.org/10.26518/2071-7296-2018-1-8-18
16. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 592 с.
17. Сакало В.И. Сопротивление материалов. Брянск, БГТУ, 2009. 528 с.
18. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Москва, 2011. 173 с.
19. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Москва, 2011. 85 с.
20. Лобов Н.А. Динамика передвижения кранов по рельсовому пути: учеб. пособие для вузов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 230 с.
21. Лагерев А.В., Кулешов Д.Ю. Динамические процессы при переходных режимах работы дискретного участка конвейера с распределенным приводом // Вестник Брянского государственного технического университета. 2013. № 2. С. 50-56.
MATHEMATICAL MODEL OF THE METAL-CONSTRUCTION LINEAR CONVEYOR MASS WITH SUSPENDED GEARBOXING TAPE
P.V. Boslovyak, M.M. Jileykin, A.A. Ponitaev
ABSTRACT
Introduction. The article is devoted to the topical issue, which is related to the optimization of the linear part of the conveyor with a hanging load-carrying belt. In the work briefly reflect the main scientific and design developments of this conveyor type. Particular attention is paid to the use of techniques to reduce the weight of the metal structure of the conveyor linear part with hanging belt. Methods and materials. The authors have developed and in detail presented mathematical model of the metal structure of the conveyor linear part with a hanging load-carrying belt, consisting of the target function and the systems of limitations, which realizes modern approaches at the metal structure design, thereby reducing the weight of the conveyor as a whole.
Results. According to the results of the research, the values of stresses and deflections arising in a metal construction of linear section of various design depend on the different productivity of the conveyor with hanging belt. The procedure of optimum design of the metal linear structure with various standard size of the conveyor with hanging belt performed for the minimum and maximum value of productivity is carried out. The authors present the results of optimal cross-sections rods and diagonal rods of the conveyor metal structures.
The discussion and conclusion. It is established that the application of modern approaches, in particular optimization, to design of the conveyor metal construction allows to improve conveyor mass-dimensional indicators.
KEYWORDS: metal structure, conveyor with hanging belt, linear section, optimal design, target function.
REFERENCES
1.Zenkov R.L., Ivashkov I.I., Kolobov L.N. Mashiny ne-preryvnogo transporta [Machines of continuous transport]. Moscow: Mashinostroyeniye, 1980. 303 p.
2. Perten Yu. A. Konveyernyy transport XXI veka [The conveyor transport of the XXI century]. Transport rossijskoj federacii, 2005, no. 1, pp. 42-43.
3. Spivakovskiy A.O. Transportiruyushchiye mashiny [Transporting machines]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1983. 487 p.
4. Lagerev A.V., Tolkachev E.N., Boslovyak P.V. Proektiro-vanie i issledovaniya konveyerov s podvesnoy gruzonesush-chey lentoy [Design and research of the conveyor with the suspended belt]. Bryansk, RIO BGU. 2016. 303 p.
5. Ivchenko V.N., Davydov S.V. Kurov S.V. Opyt eksplua-tatsii konveyyerov s podvesnoy lentoy [Experience in the operation of conveyors with hanging belt]. Gornyy zhurnal, 2003, no. 3, pp. 66-70.
6. Ivchenko V.N., Kurov S.V. YUbiley rossiyskogo bes-prosypnogo lentochnogo konveyera s podvesnoy lentoy [Anniversary of the Russian belt conveyors with suspended belt without material scattering]. Gornaya promyshlennost', 2007, no. 4 (74), pp. 76-77.
7. Averchenkov V.I., Davydov S.V., Dunaev V.P., Ivchenko V.N., Kurov S.V., Rytov M.Yu., Sakalo V.I. Konveyery s podvesnoy lentoy [Conveyors with hanging ribbon]. Moscow, Mashinostroenie-1, 2004. 256 p.
8. Vershinckii A.V., Lagerev I.A., Shubin A.N., Lagerev A.V. Chislennyy analiz metallicheskikh konstructsiy pod'yem-no-transportnykh mashin [Numerical analysis of metal constructions of lifting-transport machines]. Bryansk, Bryanskiy Gosudarstvennyy Universitet, 2014. 186 p.
9. Boslovyak P.V., Zueva E.P. Universalnaya metodi-ka optimalnogo proektirovaniya osnovnykh konstruktivnykh uzlov metallkonstruktsiy konveyerov s podvesnoy lentoy [Universal method for optimal design main structural assemblies of steel structures stationary conveyor with hanging ribbon]. Nauchno-tekhnicheskiy Vestnik Bryanskogo gosudarstvenno-go universiteta, 2015, no.1, pp. 32-42. URL: http://ntv-brgu.ru/ wp-content/arhiv/2015-N1/2015-01-07.pdf
10. Lagerev A.V., Dunaev V.P. Konveyery s podvesnoy gruzonesushchey lentoy - innovatsionnyy vid mashin nepre-ryvnogo transporta [Conveyors with suspersions carrying belt - new type of continuous transport mashines]. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal, 2009, no.10, pp. 9-14.
11. Lagerev A.V., Tolkachev E.N., Lagerev I.A. Modelling of a Vertical Loop Conveyor with Suspended Belt and Distributed Drive. International Review on Modelling and Simulations, 2016, Vol. 9. no. 4, pp. 271-279.
12. Goncharov K.A., Boslovyak P.V., Kuleshov D.Yu. Ek-sperimental'nyy stend dlya issledovaniya dvizheniya diskret-nogo uchastka lentochnogo konveyera s podvesnoy lentoy i raspredelennym privodom [Experimental stand for the study of the motion of a discrete section of conveyor with suspended belt and distributed drive]. Dostizheniya molodykh uchenykh v razvitii innovatsionnykh protsessov v ekonomike, nauke, obrazovanii: materialy IV mezhdunarodnoy nauchno-praktich-eskoy konferentsii. Bryansk, BGTU, 2012. p. 14.
13. Kuleshov D.Yu. Podvesnoy prostranstvennyy gori-zontal'no zamknutyy lentochnyy konveyer [Suspended spatial horizontally closed belt conveyor]. Dostizheniya molodyh uchenyh Bryanskoy oblasti: Materialy Regional'noy nauchnoy
konferentsii studentovi aspirantov. Bryansk, BGTU, 2010. pp. 29-31.
14. Perten YU.A., Zenkov R.L., Gnutov A.N., D'yachkov V.K., Volkov R.A. Konveyery: spravochnik [Conveyors: Handbook]. Leningrad, Mashinostroenie, 1984. 367 p.
15. Boslovyak P. V., Tolkachev E.N. Matematicheskaya model' optimizatsii privodnoy podveski konveyyera s podves-noy lentoy i raspredelennym privodom [Mathematical model of optimization metal construction of the drive suspension carrier section conveyor with suspended belt and distributed drive]. Vestnik SibADI, 2018, no. 1, pp. 8-18. DOI: http://dx. doi.org/10.26518/2071-7296-2018-1-8-18
16. Feodos'yev V.I. Soprotivleniye materialov [Strength of materials]. Moscow, Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 1999. 592 p.
17. Sakalo V.I. Soprotivleniye materialov [Strength of materials]. Bryansk, BGTU, 2009. 528 p.
18. SP 16.13330.2011. Stal'nye konstruktsii [Steel structures]. Moscow, 2011. 173 p.
19. SP 20.13330.2011. Nagruzki i vozdeiystviya [Loads and impacts]. Moscow, 2011. 85 p.
20. Lobov N. A. Dinamika peredvizheniya kranov po rel'sovomu puti [Dynamics of the movement of cranes along the track]. Moscow, Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2003. 230 p.
21. Lagerev A.V., Kuleshov D.YU. Dinamicheskiye pro-tsessy pri perekhodnykh rezhimakh raboty diskretnogo uchastka konveyyera s raspredelennym privodom [Dynamic processes in transient modes of operation of a discrete section of a conveyor with a distributed drive]. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2013, no. 2, pp. 50-56.
Поступила 23.03.2018, принята к публикации 20.04.2018.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Бословяк Павел Валерьевич (Москва) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные системы». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: boslovyak@bmstu.ru).
Boslovyak Pavel Valeryevich (Moscow) - PhD. of Technical Sciences, Associate professor of the Department «Hoisting and transport systems». Moscow State Technical University named after Bauman (BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: boslovyak@bmstu.ru).
Жилейкин Михаил Михайлович (Москва) - доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: jileykin_m@mail.ru).
Jileykin Mikhail Mikhailovich (Moscow) - Dr. of Technical Sciences, Professor of the Department «Wheeled vehicles». Moscow State Technical University named after Bauman (BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: jileykin_m@ mail.ru).
Понитаев Александр Анатольевич (Москва) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъем-
но-транспортные системы». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: a.eonitaev@3andex.ruf.
Ponitaev Alexander Anatolyevich (Moscowf - PhD. of Technical Sciences, Associate professor of the Department «Hoisting and transport systems». Moscow State Technical University named after Bauman (BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: a.eonitaev@зandex.ruf.
ВКЛАД СОАВТОРОВ
Бословяк П.В. Разработка математической модели металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной лентой. Составление расчетной схемы металлоконструкции линейной секции стационарного конвейера с подвесной грузонесущей лентой. Разработка расчетов внешних нагрузок, действующие на металлоконструкцию линейной станции со стороны подвески,
ленты и груза. Получение значений напряжений, типоразмеров профиля поперечного сечения и массы металлоконструкции линейной секции для различных конструктивных вариантов конвейера с подвесной лентой в процессе оптимального проектирования. Написание разделов «методы и материалы», «результаты», «обсуждение», «заключение».
Жилейкин М.М. Выполнение в программном комплексе Siemens NX расчетов напряжений и прогибов, возникающих в металлоконструкции линейной секции конвейера с подвесной лентой. Участие в обсуждении полученных результатов. Написание раздела «введение», «заключение», общая редакция статьи.
Понитаев А.А. Анализ состояния вопроса, связанного с проектированием металлоконструкции линейной части конвейера с подвесной грузонесущей лентой. Участие в обсуждении полученных результатов. Написание раздела «введение», «заключение».
