Определение усилия фиксации горной массы на грузонесущем полотне при крутонаклонном транспортировании конвейерным поездом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

мальный закон распределения величины грузопотока хорошо описывается бета- распределением при п = Yi = 4. При коэффициентах машинного времени источников грузопотоков, равных 0,5, когда вероятность одновременного поступления двух грузопотоков равна 0,25,

1. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Вероятностные методы расчета транспортирующих машин. - М.: Машиностроение, 1983.-256 с.

2. Кариман С А., Брайцев А.В., Шрамко ВМ. Моделирование и оптимизация производственных процессов при добыче угля. - М.: Наука, 1975.- 135 с.

3. Козлов ЕМ., Шпакунов И.А. Неравномерность работы дробильных фабрик горно-обогати-тельных комбинатов.- В кн.: Развитие и совершенствование шахтного и карьерного транспорта.- М.: Недра, 1973, с. 343-346.

указанные выше проценты можно увеличить еще примерно в 2 раза.

Таким образом, влияние закона распределения ограниченной сверху величины входных грузопотоков на выбор ширины ленты сборного конвейера оказывается весьма существенным.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Дьяченко В.П. К обоснованию расчетных эксплуатационных режимов ленточных конвейеров горных предприятий. - ГИАБ, М.: Изд-во МГГУ, № 1, 2003, с.223-224.

5. Дьяченко В.П. Оценка параметров грузопотоков угольных шахт. - Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы ускорения научно-технического прогресса в отраслях горного производства».- Люберцы, 2003, с. 291- 294.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------------

Дьяченко Вячеслав Петрович — доцент, кандидат технических наук, кафедра «Горная механика и транспорт», Московский государственный горный университет.

--------------------------------------------------------------------- НОВИНКИ

ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Ганицкий В.И., Велесевич В.И. Менеджмент горного производства: Учебное пособие. — 357 с.: ил.

ISBN 5-7418-0295-8 (в пер.)

Изложены основные вопросы современного менеджмента. Рассмотрены проблемы организации и технологии управления с учетом специфики горного производства, управленческих отношений и кадрового обеспечения систем управления. Приведены особенности функционального менеджмента: производственного, финансового, социологического и кадрового, стратегического и инновационного.

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Горное дело». Может быть полезно также работникам сферы управления на горных предприятиях, не имеющим специального управленческого образования, магистрам и аспирантам.

УДК 658:622.3

© Е.К. Едыгенов, 2005

УДК 622.68; 622.647.83

Е.К. Едыгенов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ФИКСАЦИИ ГОРНОЙ МАССЫ НА ГРУЗОНЕСУЩЕМ ПОЛОТНЕ ПРИ КРУТОНАКЛОННОМ ТРАНСПОРТИРОВАНИИ КОНВЕЙЕРНЫМ ПОЕЗДОМ

Семинар № 16

Ту азвитие горнодобывающей промышленности направлено на расширение разработок месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Наряду с ростом числа горных предприятий с открытым способом дальнейшее повышение добычи полезных ископаемых связано с разработкой более глубоких горизонтов. За последние 10-15 лет уже достигнута глубина карьеров от поверхности 250-300 м, проектами предусматриваются углубления карьеров до 500-600 м.

С ростом глубины отработки месторождения растут затраты на транспортирование горной массы и ее себестоимость. Доля расходов на карьерный транспорт в общей стоимости добычи полезного ископаемого в настоящее время составляет 50 %, достигая на глубоких карьерах 70 %.

Эффективность использования традиционных видов карьерного транспорта - железнодорожного и автомобильного - резко снижается при глубинах 150-200 м.

Серьезную конкуренцию этим транспортным средствам при отработке глубоких карьеров составят конвейерные поезда, которые состоят из ряда ходовых тележек с грузонесущим полотном для перевозки горной массы и перемещаются по направляющим рельсам под действием тяговых приводов, размещенных стационарно вдоль трассы, от пункта погрузки к пункту разгрузки.

Опыт эксплуатации за рубежом и исследования, проводимые в ИГД им А. А. Скочинско-го, ИГТМ АН Украины, ИГД им. Д.Кунаева и других институтах, показывают, что к достоинствам конвейерных поездов (КП) относятся высокая производительность, ритмичность подачи материалов в приемный бункер, возможность доставки породы непосредственно с места добычи без перегрузки на значительные расстояния при малых радиусах кривых как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях, допускают уклоны до 40о при минимальных

радиусах закругления (до 25 м), поэтому могут применятся на извилистых и наклонных трассах. В сравнении с железнодорожным и автомобильным транспортом КП позволяют сократить расстояние доставки в 3...5 раз и обеспечить скорость движения до 5...10 м/с. В транспортную систему «конвейерный поезд» легко вводить дополнительные рабочие поезда, что позволяет регулировать производительность системы в широком диапазоне.

Преимуществом конвейерных поездов является также их аккумулирующая способность, возможность селективной грузодоставки. Кроме этого, в такой транспортной системе используются, в основном, тяговые привода механического, электрического, магнитного типов, которые экологически чистые, не являются источниками газовыделения.

Однако следует отметить, что грузонесу-щее полотно конвейерных поездов не приспособлено для транспортирования горной массы под большим углом. В то же время для ленточных конвейеров эта проблема решается путем использования прижимных лент.

Одной из основных задач, стоящих перед транспортом, осуществляющим доставку горной массы с глубоких горизонтов, является обеспечение заданной производительности и снижение себестоимости транспортирования. Эта задача может быть решена созданием транспортных средств, осуществляющих доставку горной массы с глубоких горизонтов по кратчайшему пути, что может быть осуществлено конвейерными поездами, трасса которых проложена по нерабочему борту карьера.

Другой не менее важной проблемой является сохранение горной массы на грузонесу-щем полотне конвейерного поезда, так как при больших уклонах (до 400 ...450) необходимо груз фиксировать к грузонесущему полотну.

Для ленточных конвейеров этот вопрос решается использованием дополнительных (прижимных) лент. Использование прижимных лент для конвейерных поездов не решает про-

блему фиксации груза, поскольку отсутствие у них дополнительных перегородок приведет к сползанию горной массы, особенно при импульсном воздействии тяговых приводов.

Для конвейерных поездов предлагается следующий способ загрузки и фиксации груза.

Известно, что в зависимости от применяемых взрывных работ выход негабарита составляет от 5 % до 15 % от общей массы отбитой породы. При загрузке конвейерного поезда негабариты раскладываются на определенном расстоянии друг от друга вдоль грузонесущего полотна. Между негабаритами укладывается более мелкие фракции. Грузонесущее полотно, выполненное в виде лотка, снабжено дополнительными бортами в виде гармоникообразных элементов, изменяющих величину площади своей поверхности посредством упругих элементов и копиров. После загрузки гармоникообразные элементы при помощи копиров перекрывают верхнее пространство грузонесущего полотна, при этом гармоникообразные элементы охватывают негабариты и плотно прижимают их к грузонесущему полотну, образуя при этом из них перегородки, препятствующие сдвигу более мелкой фракции, лежащей между негабаритами.

Для реализации этого способа крутонаклонного транспортирования горной массы необходимо определить усилия объемного сжатия крупных кусков транспортируемой горной массы, обеспечивающей жесткую фиксацию негабарита к грузонесущей поверхности.

Постановка задачи.

По наклонной поверхности (под углом а) под действием силы Б(1;) перемещается со скоростью V транспортное средство с массой т и грузонесущей поверхностью, на которой размещен груз массой М (рис. 1). На транспортное средство действует сила сопротивления Р = (т+М), а коэффициент трения груза о грузоне-сущую поверхность равен ^ Необходимо определить характер перемещения груза по поверхности грузонесущего полотна, после чего установить необходимое усилие для фиксации груза.

Поскольку речь идет о фиксации практически крупного куска, то в этом случае горную массу рассматриваем как распределенную нагрузку.

Система имеет две степени свободы, Выберем обобщенные координаты: q1 = х, q2 = 8. При

Рис. 1

этом неподвижная ось х связана с транспортным средством, а подвижная ось 8 с грузом. Уравнение Лагранжа запишутся в виде

d д t д T _ q

dt дх дх

d д t д T dt дз дз

Схема расположения груза и действующих

d д t д T _ q (1)

dt 3s 3s 3

сил

Вычисление обобщенных сил дает:

Qx _F(t)-(Q+Q„)-P, Q _P -QP■ sina. (2)

Кинетическая энергия системы равна Т = Ткп + Тгр , где Ткп кинетическая энергия конвейерного поезда, равная

а Тгр - кинетическая энергия груза имеет вид:

1

тгр=2т оЛ = ^ (х+*)2.

2^ 2Т

Тогда кинетическая энергия системы будет иметь вид после некоторых преобразований:

2g

X +—^ s —— xs. 2g g

(3)

Подставляя (2) и (3) в (1), получим систему дифференциальных уравнений второго порядка

20р + х-—&& = -(Яр + £>„, )япа+ДО - №р + о, )е08а, т т р

£ - х = т( /2со8а-8та). (4)

Поскольку интерес представляет перемещение груза на грузонесущем полотне, то из второго уравнения системы (4)

х _ s - g (f2 cos a - sin a) . (5)

Подставляя (5) в первое уравнение (4), получим после некоторых преобразований g

" —F(t)_-g(Sna+f1cco,a)+

Q'р +Q ^ —2Q +Q) Q +Q

(fjcosa-sina:)

• cos(mt),

(7)

-Am

■ cos(mt).

Q + Qkп

2Qгp + Q„

+ 1)sina+f1

An

Q + Q. +______________________

Q + Qn + 2Qгp + Qk. .

(8)

Изменение усилия сжатия от угла подъема

Тяговое усилие электромагнитного привода можно в первом приближении представить в виде гармонической функции вида Е(1;) = Л8Іп(ю1;) и тогда решая уравнение (6) методом разделения переменных при 1=0, 5 =0, 8 = 0, получим

л-( ■ г ) (2бгР + От)(^ . )п

5 = с — £?[(вта+/1со8а) +-- ------(]гсо%а—вта)] —

Qгp + Qn

_ -Am

Qгp + Qk

-t2 . 2QP + QKn .

s _ at + c2-----------------r(sina + cos a) +-------------------------------------------— ( f cos a- sina)l -

1 2 2 Q^ + Q.

бгр +

При выбранных начальных условиях С1 =-^- , с2 = 0.

Огр + Окп

Задача состоит в том, что требуется определить усилие сжатия, при котором груз не будет при любом 1 перемещаться по грузонесу-щему полотну, т.е. 8 = 0.

Тогда, приравнивая правую часть уравнения (7) нулю, 1 = 1, ю = 0,5п, осуществляя элементарные алгебраические преобразования, найдем, при каком значении коэффициента Г2 это равенство выполняется:

Угол подъема, град.

Рис. 2

Необходимое усилие сжатия груза определится из выражения

Рсж _ sina H. (9)

Выражения (8) и (9) позволяют определять необходимое усилие прижатия негабарита к грузонесущему полотну так, чтобы он играл роль перемычки и не позволял более мелкому грузу перемещаться относительно полотна. Поскольку негабариты располагаются вдоль полотна на определенном расстоянии друг от друга, то на перемычку будет воздействовать только груз, лежащий между перемычками весом QrpY .

На рис. 2 представлена кривая изменения величины усилия сжатия от угла подъема а. Следует отметить, что в схеме расчета необходимого усилия сжатия грузонесущая поверхность принималась гладкой. Использование шевронов или невысоких перегородок позволит снизить усилие сжатия, однако в этом случае могут возникнуть сложности с очисткой грузонесущего полотна от налипшей или смерзшейся породы.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------

Едыгенов Ерик Казтаевич - доктор технических наук, член-корр. Академии минеральных ресурсов Республики Казахстан, заместитель директора Института горного дела им. Д. А. Кунаева по научной работе, заведующий лабораторией разрушения и доставки горных пород.

УДК б22.794

Ю.Д. Тарасов, А.Б. Рыжих, А. Ф. Прялухин

© Ю.Д. Тарасов, А.Б. Рыжих, А.Ф. Прялухин, 2005