Определение поперечных сил, действующих на ленту при ее боковом сходе на бремсберговом конвейере с подвесными роликоопорами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

---------------------------------------------- © Ю.А. Яхонтов, 2005

УДК 621.867 Ю.А. Яхонтов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЛЕНТУ ПРИ ЕЕ БОКОВОМ СХОДЕ НА БРЕМСБЕРГОВОМ КОНВЕЙЕРЕ С ПОДВЕСНЫМИ РОЛИКООПОРАМИ

'Щ~¥ одвесные роликоопоры в зависимо-

И сти от угла установки конвейера, а также от движения ленты могут изменять свое положение по отношению к ленте. При этом может меняться и силовое взаимодействие ленты с подвесными роликоопорами. Например, на бремсберговом конвейере, при боковом сходе ленты, с определенного угла установки конвейера, суммарная поперечная сила, действующая на ленту может стать децентрирующей, а само движение ленты — неустойчивым. При этом, увод внутренних концов боковых роликов вперед по ходу движения ленты, вызывая нелинейное изменение приведенного коэффициента трения создает предпосылки для автоколебательных процессов, вызывающих повышенное сопротивление движению ленты, ее износ и понижение срока службы роликоопор.

Для исследования указанных явлений, а также для установления рациональных параметров и областей применения подвесных ро-ликоопор, широко используемых на ленточных конвейерах, необходимо изучение силового взаимодействия ленты и груза с подвесными роликоопорами, с определением поперечных сил, действующих на ленту при ее боковом сходе в зависимости от параметров конвейера.

Рассмотрим наиболее общий случай, когда имеется плечо крепления роликоопоры к канатам става. Такое крепление имеют, например, многие подземные ленточные конвейеры унифицированного ряда. Частным случаем такого крепления являются конструкции с шарнирным соединением роликоопор со ставом (т.е. длина плеча равна нулю). Таким образом, выражения для определения поперечных сил при плечевом креплении подвесных роликоопор, позволят определять, в качестве частного решения, эти силы и для других конструктивных вариантов.

Соединение подвесных роликоопор с канатами става посредством плеча крепления, при установке на конвейере, работающем вниз под уклон, позволяет поворачиваться роликоопо-рам относительно места крепления под действием сил тяжести и трения только совместно с канатами става (рис. 1). Для нахождения поперечных сил, действующих на ленту при ее боковом сходе, необходимо определить положение роликоопоры, угол перекоса боковых роликов в зависимости от наклона конвейера и его конструктивных параметров.

Рассмотрим схему силового взаимодействия ленты с подвесной роликоопорой (рис. 1,б). Составим уравнение равновесия моментов сил относительно точки О для одного каната.

.ср. • Ь - Рр • & •ОЬ • соэЯ - Рл • & • Ос • соэЯ --Рр1 • & • Ш • С0^-0,5 ( + Р„2 + Рр2 )) С0^--Ртр.р1 ^ 01 ^ С0*а- Ртр,1 • 0К ^ С0*а- Ртр.грР/ С0а -

-0,5 ((, + ртР.л2 + ртр.р.2 )-0а-008« = О (1)

где 8кср_ — сила натяжения каната в месте крепления роликоопоры; Ргр1, Рл1, Рр 1 — соответственно массы частей груза и ленты, приходящиеся на боковой ролик и масса бокового ролика; 0,5 (Рр2 + Р,2 + Рр2)— соответственно

половина масс груза и ленты приходящихся на средний ролик и среднего ролика, приведенные к месту соединения осей бокового и среднего ролика, приведенные к месту соединения осей бокового и среднего ролика; ^р.^ , ^.,1,

Ртр.р^ 0,5 (Ртр.гр.2 + Ртр.р2 + Ртр,2 ) — силы Трения от взаимодействия соответствующих масс с боковым и средним роликами; Оа, Ов, Ос, ОЗ, О/, Ок, О1 — плечи приложения сил; X = 90" - в + а, Р — угол наклона конвейера, а —

5)

угол отклонения оси бокового ролика в проекции на плоскость XOZ; h = «' «2 • sin а, "1 "2 — плечо крепления роликоопоры на канате.

Подставляя значения параметров конвейера в уравнение (1) и решая его относительно угла а получим выражение

а = _ «0 • sin Р + «0' + < (2)

«i • tgP_ «0 • cos^- ^.ф • b где a0, a0, a", a1 — постоянные коэффициенты, зависящие от параметров конвейера; b = «1 n2.

Зависимость между углом перекоса бокового ролика в плане конвейера (у) и углом отклонения бокового ролика (а) имеет вид sinY = tga (3)

где Р' — угол наклона боковых роликов.

Выполнив расчет для конвейера с шириной ленты 1000 мм, углом наклона боковых роликов Р' = 30°, при натяжении канатов става Skcp = 18,5 кН (при этом провес в центре пролета равен y = 0,01 • 1ст, где 1ст — расстояние между стойками секций става), и при угле наклона конвейера р = _16°, определим угол перекоса боковых роликов (в плоскости XOY), который составит 2°3'. Поперечная сила трения

Схема силового взаимодействия ленты с роликоопо-рой

достигает максимального значения в основном при углах перекоса у = 1°45' _ 2°. Следовательно, при угле 2°3' возникает, при боковом сходе ленты максимально возможная, распределенная по всей длине конвейера поперечная децентрирующая сила. Причем, при меньшем натяжении канатов става, например, при провесе в центре пролета равном y = 0,02lcm , величина максимальной децентрирующей силы трения, при боковом сходе ленты, достигается при значительно меньших углах наклона конвейера (около 6°).

Зная положение подвесной роликоопоры при различных углах наклона конвейера, можно определить поперечные силы, действующие на ленту при ее боковом сходе: силу от неуравновешенных частей груза и ленты (Fp); силу трения, возникающую от взаимодействия ленты с боковыми роликами, имеющими угол перекоса в плане конвейера (Fn) и силу от груза и ленты, возникающую из-за наклона всей роликоопоры при большем провисании каната в сторону которого сходит лента (FH). Определим эти силы в зависимости от величины бокового схода, ленты 5.

F р = Ь'5 (4)

b ík[/р + 2(lp _l1 )• tosI']-sin(/?' + ?)•/ + 2^]

1 | 2cos^ B |

x sin в • cos^’- l'p • g (5)

где k — коэффициент пропорциональности; l p — длина ролика; l1 — длина незагруженной

части бокового ролика при симметричном положении ленты на роликоопоре; q> — угол естественного откоса груза в движении; у'— объемная насыпная масса груза; В — ширина ленты; q — погонная масса ленты; g — ускорение свободного падения; lp — расстояние

между роли-коопорами.

¥п =-62 •З (6)

62 = % • ^р' • ¡&у • с1 (7)

где с2 — коэффициент пропорциональности в выражении силы трения от угла перекоса у.

Fh = _b3 • 5

(8)

6, = 0,5( + q,)[А1 (»2»-пп1)+Л (»2»'-»Ч )]1Рg (9) 3 = ^.

где Аь А 2 — постоянные коэффициенты, зависящие от параметров конвейера; ^и, и^,

п2п ' , п'щ — расстояния от точек приложения сил до мест крепления роликоопоры на канатах става.

Общая поперечная сила, действующая на ленту при ее боковом сходе на бремсберговом конвейере определится

^ = (ь; - 62 - ьз) (10)

И вводя обозначение , 61 - 6; - ьз , , , получим выражение для

6! =--1---= 61 - 62 - 63,

1Р

распределенной по длине конвейера поперечной силы

Л = 6^8 (11)

Для конвейера с шириной ленты 1000 мм, с канатным ставом и подвесными роликоопора-ми были рассчитаны поперечные

силы, действующие на ленту при ее боковом

сходе. Например, при натяжении канатов става, обеспечивающих максимальный провес в центре пролета у = 0,011 ст , общая поперечная

сила составила: для р = 0", ^ = 89 Н, а для

Р = -16", = 29 Н .

Выводы. Полученные зависимости поперечных сил, возникающих при боковом сходе ленты, позволяют анализировать влияние отдельных параметров конвейера на величину суммарной поперечной силы, действующей на ленту. На бремсберговом конвейере суммарная поперечная центрирующая сила резко уменьшается с увеличением угла наклона конвейера, что значительно снижает устойчивость поперечного движения ленты. В отдельных случаях эта сила может стать даже децентрирующей. Снизить децентрирующий эффект от перекоса боковых роликов, можно увеличением плеча крепления роликоопор или повышением натяжения канатов става.

-------------------------------------------- © Ю.А. Яхонтов, 2005

УДК 621.867 Ю.А. Яхонтов

УТОЧНЕННЫЙ ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНЫМИ РОЛИКООПОРАМИ

ри работе ленточных конвейеров с подвесными роликоопорами, при взаимодействии ленты с грузом, внутренние концы боковых роликов трехроликовой опоры могут уводиться вперед по ходу движения ленты. Из-за возникающего проскальзывания ленты относительно боковых роликов, имеющих перекос в плане конвейера, появляется дополнительная сила сопротивления движению ленты, которую необходимо учитывать при тяговом расчете.

В работе [1] показано, что сила сопротивления движению ленты на грузовой ветви складывается из сопротивлений: от деформации груза и ленты; от вращения роликов лентой и от вдавливания роликов в нижнюю обкладку ленты. При этом установлено, что сила сопротивления от вращения роликов и от вдавливания их в нижнюю обкладку ленты, увеличивается пропорционально количеству роликоопор, то есть растет линейно по длине конвейера, в то время как сила сопротивле-