CC BY
47
------------------------------------- © В.П. Дьяченко, И.А. Волин,
2009
В.П. Дьяченко, И.А. Волин
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОДВЕСНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ ПО ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ ЛЕНТЫ С ХОДОВЫМИ КАРЕТКАМИ
Дана оценка предельно допустимых параметров подвесных ленточных конвейеров и возможной области их применения на основе расчета действующих и разрушающих усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками.
Ключевые слова: ленточный конвейер, ходовые каретки, резинотканевая лента, желобчатость ленты.
Совершенствование средств конвейерного транспорта всегда было актуально научно-технической задачей для горнодобывающей промышленности. Однако оно сдерживалось инерцией системы крупносерийного производства этих машин. С переходом нашей страны на рыночную экономику появилась возможность реализовать по индивидуальным заказам предприятий многие перспективные технические идеи, не нашедшие в прошлом материального воплощения. К их числу относятся подвесные ленточные конвейеры.
Успешный опыт эксплуатации в различных отраслях горной промышленности России и за рубежом показал, что подвесные ленточные конвейеры имеют ряд преимуществ, по сравнению с обычными ленточными конвейерами: возможность повышения же-лобчатости ленты без резких перегибов, отсутствие ее боковых смещений и «шевеления» транспортируемого груза, приспособленность к транспортированию крупнокусковых, липких и пылящих грузов, возможность повышения угла наклона и уменьшения радиуса изгиба конвейера, пониженные требования к точности установки става (особенно при частой его передвижке) и др. Кроме того, возможно переоборудование уже имеющихся в эксплуатации обычных конвейеров в подвесные ленточные конвейеры.
Однако реализация преимуществ этих конвейеров связана с решением специфических для них проблем, одной из которых являются большие усилия, возникающие в соединениях ленты с ходовыми каретками при загрузке конвейера рядовой горной поро-
дой, на основании чего принимаются завышенные толщина ленты и размеры элементов ее соединений.
Для снижения динамических усилий, действующих в соединениях ленты в узле загрузки конвейера, где они особенно велики, используются подпружиненные опорные ролики, как на обычных ленточных конвейерах. При подвешенной ленте это не дает существенного положительного эффекта.
Заказчики подвесных ленточных конвейеров требуют назначения низких скоростей движения ленты для облегчения контроля состояния ее соединений с ходовыми каретками. Недоверие к данному типу конвейеров вызывает тот факт, что в соединениях подвесной ленты с ходовыми каретками рабочие напряжения направлены по утку ткани ленты, а не вдоль её основы, как в механических стыковых соединениях.
Хотя нити утка современных резинотканевых конвейерных лент обычно имеют прочность на 30—40 % ниже, чем нити основы (у некоторых лент прочности этих нитей могут быть и равны), анализ экспериментальных данных показывает, что в отдельных случаях, определяемых конструкцией и размерами соединительных элементов, механические соединения лент могут выдерживать нагрузку по утку, не меньшую, чем вдоль основы.
Для определения рациональных параметров подвесных ленточных конвейеров и оценки возможной области их применения необходимо сопоставить величину действующих и разрушающих усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками.
Действующая вертикальная нагрузка на один пролет между подвесками на участке загрузки конвейера определяется как [1]
С= у Fг (1к + Нп Кд^ + Рл g Вл 1К; (1)
где у — насыпная плотность транспортируемого груза; Fг — наибольшая возможная площадь поперечного сечения груза на ленте (определяется на линейном участке конвейера по зависимостям, приведенным в работе [2]); 1к — шаг между ходовыми каретками; Нп — высота падения груза на ленту; Кд — коэффициент динамичности, учитывающий неравномерность гидродинамического давления потока груза на ленту (принят предельно возможным, согласно исследованию [3], равным 1,5); g — ускорение свободного падения; рл—масса 1 м2 ленты.
Условие прочности подвесок ленты на участке загрузки конвейера записывается в виде:
где ^] — допустимая вертикальная нагрузка на один пролет
где Р — усилие разрушения соединения ленты с кронштейном ходовой каретки; в — угол наклона кронштейна; пз — коэффициент запаса прочности ленты в соединении (для условий горной промышленности принят равным 8).
Для установления угла наклона кронштейнов на участке загрузки разработана математическая модель поперечного изгиба подвесной конвейерной ленты на участке загрузки [1, 4], на основе которой определены геометрические параметры желоба ленты. Определяющими геометрическими параметрами считались рабочая ширина ленты Вр = Вл — 2АВ, где Вл — полная ширина ленты, ДВ — расстояние от борта ленты до кромки кронштейна ходовой каретки, ширина навески ленты Вн (расстояние между центрами сечения направляющих труб конвейера), ширина загрузки Вз (расстояние между нижними кромками направляющих бортов загрузочного устройства). Получена приближенная система уравнений для определения угла в, которая решалась методом последовательных приближений.
Для определения разрушающего усилия резинотканевой ленты в болтовом соединении с кронштейном ходовой каретки выполнен комплекс теоретических и экспериментальных исследований [5, 6]. В результате получена следующая формула для суммарной прочности каркаса и резиновой матрицы ленты в болтовом соединении с учетом влияния неравномерности нагружения прокладок при увеличении их числа:
где [о0], [оу] — паспортные прочности одной прокладки по основе и утку, Н/м ширины прокладки; [ор] — прочность резиновой матрицы, Па; 1у — шаг нитей утка ленты; do—диаметр болта;
(2)
№ (1/пз)^іпр;
(3)
— 5пр і) [Ор],
(4)
а н
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0,77 0,84 0,91 0,98 1,05 1,12 вн /Вл
800 700 600 450 32_ 00 Раз
60° 53_ 4 00 о 370 2 2 о 0° -в А Л
Рис. 1. Зависимости фактической (пунктир) и предельно допустимой (сплошные линии) вертикальной нагрузки на один пролет между ходовыми каретками на участке загрузки конвейера от относительной ширины навески ленты и угла наклона кронштейнов
dл _ толщина ленты; i — количество прокладок в ленте; 5ПР — толщина одной тканевой прокладки.
Результаты сопоставления величины действующих и предельно допустимых усилий в соединениях ленты с ходовыми каретками для некоторых типов лент приведены на рис. 1. В сносках к пунктирным линиям приведена соответствующая ширина ленты (м), к сплошным — число прокладок для ленты типа ТК-200. Знаком х2 отмечена лента удвоенной прочности типа ТК-400, а одной, двумя и тремя звездочка-
ми отмечены кривые для насыпной плотности груза, соответствующие 0,8; 1,0 и 2,5 т/ м3.
На рисунке также показан угол наклона рАЗ кронштейнов на участке загрузки, соответствующий данной ширине навески ленты, а также угол рАЛ, образующийся при переходе на линейную часть конвейера, по которому определялось возможное количество груза на ленте. Предельно возможное количества груза на ленте в зависимости от этого угла и сам этот угол на линейном участке рассчитаны по данным работы [2].
При углах желобчатости ленты не менее 30 и шаге кареток 1 м предельно допустимыми параметрами конвейера являются: ширина ленты 1 м и насыпная плотность груза для пятипрокладочной ленты типа ТК-200 — 0,8 т/м3, а для ленты ТК-400 — 1 т/м3 (при нормативном коэффициенте запаса прочности, равном 8). Увеличение допустимой насыпной плотности груза возможно за счет повышения угла желобчатости (уменьшения ширины навески ленты). Однако увеличение ширины ленты до 1,2 м с целью повышения объемной производительности конвейера потребует почти двукратного увеличения прочности ее каркаса.
------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волин И.А. Обоснование метода расчета соединений ленты с ходовыми каретками подвесных ленточных конвейеров для транспорти-рования горных пород/ Автореферат дисс. канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2008. — 21 с.
2. Педченко О.С. Математическая модель подвесной конвейерной ленты на конвейере с изгибом трассы в вертикальной плоскости./ Горный информационноаналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2007, № 1, с 322—324.
3. Миссбах Г.Г. Надежность подвесных шарнирных роликоопор мест загрузки ленточных конвейеров, транспортирующих кусковые грузы на горных предприятиях//Дисс.. ..канд. техн. наук. — М.: МГГУ, 2004. — 155 с.
4. Дьяченко В.П., Волин И.А. Определение усилий в кронштейнах ходовых роликов подвесных ленточных конвейеров на участке загрузки./ Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2007, № 1, с 322—324.
5. Дьяченко В.П., Волин И.А. Допустимые нагрузки в соединениях подвесной конвейерной ленты с кронштейнами ходовых роликов / Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2007, № 2, с.322—324.
6. Волин И.А. Экспериментальные исследования прочности механического соединения подвесной конвейерной ленты с ходовыми каретками. Деп. рук. № 612/01-08/ Горный информационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ, 2008, №1.-10 с. ЕШ
Dyachenko V.P., Volin I.A.
A MAXIMUM POSSIBLE PARAMETERS OF HANGING BELT CONVEYORS DEPENDENCE ON THE STRENGTH OF EDGES OF THE BELT
The strength of edges of the belt, maximum possible parameters of hanging belt conveyors and possibility of their application in a mining industry is determined.
Key words: belt conveyor, running carriage, rubber belt, belt channeled rate.
Коротко об авторах
Дьяченко В.П. — кандидат технических наук, доцент
Волин И.А. — кандидат технических наук, инженер, кафедра «Горная
механика и транспорт»,
Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
