CC BY
64
7. Jarvie-Eggart M. E. Responsible Mining: Case Studies in Managing Social & Environmental Risks in the Developed World. Englewood, Colorado: Society for Mining, Metallurgy and Exploration, 2015. 804 p.
8. Wang G., Li R., Carranza E. J. M., Yang F. 3D geological modeling for prediction of subsurface Mo targets in the Luanchuan district, China / Ore Geology Reviews. 2015. Vol. 71. P. 592-610.
9. Principles and economic efficiency of combining technologies for the extraction of ores / V. I. Golik, J. I., Razorenov, S. G. Stradanchenko, Z. M. Haleva // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of geo-resources. 2015. Vol. 326. No. 7. P. 6-14.
10. Khasheva Z. M., Golik V. I. The ways of recovery in economy of the depressed mining enterprises of the Russian Caucasus // International Business Management. 2015. Vol. 9. No. 6. P. 1210-1216.
11. Joint disposal of tailings during the complex development of deposits of multi-component ores / D. N. Radchenko, V. S. Savenkov, V. V. Gavrilenko, E. A. Emelianenko //Mining journal. 2016. No. 12. P. 87-93.
12. Evaluation of indigenous and man-made deposits of North Ossetia-Alania as possible objects of application of technology of underground and heap leaching / K. K. Khuleli-dze, Y. I., Kondratev, V. B. Zaalishvili, Z. S. Artrozov // Sustainable development of mountain territories. 2016. Vol. 8. No. 1. P. 46-51.
13. Komashchenko V. I. Ecological and economic expediency of utilization of mining wastes for the purpose of their processing. Izvestiya tulskogo gosudarstvennogo universi-teta. earth science. 2015. No. 4. P. 23-30.
УДК 621.867.2
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ШИРИНЫ ЛЕНТЫ ЛЕНТОЧНОГО
КОНВЕЙЕРА
В.А. Голутвин, В.Ю. Анцев, В.С. Сальников, А.В. Анцев
Представлен метод выбора ширины стандартной ленты ленточных конвейеров с трехроликовыми опорами рабочей ветви по их заданной производительности и принятой скорости. Приведены графики зависимости производительности ленточных конвейеров от ширины ленты и скорости ее движения для различной насыпной плотности груза, позволяющие без выполнения расчетов выбрать оптимальную ширину ленты и улучшить экономические показатели транспортного процесса.
Ключевые слова: ленточный конвейер, оптимальная ширина ленты, эффективность использования конвейера, транспортировка угля
Ленточные конвейеры являются наиболее распространенным транспортным средством для непрерывного перемещения угля и других насыпных грузов [1-4]. Поэтому выбор рациональных параметров таких конвейеров имеет важное практическое значение.
Лента, сочетая грузонесущие и тяговые функции конвейера, является самым дорогим и наименее долговечным элементом конвейера. Стои-
мость ленты, пропорциональная ее ширине, составляет не менее 50 % стоимости всей конвейерной установки.
Ширина ленты, ее скорость движения и конструкция роликоопор рабочей ветви конвейера определяют главный расчетный параметр - производительность конвейера. При расчете конвейера для принятой скорости ее движения расчетная ширина ленты для заданной производительности округляется до ближайшей большей принимаемой стандартной ширины. Такое округление зачастую приводит к тому, что принятая стандартная ширина ленты на 10... 15 % больше необходимой расчетной ширины, что снижает экономические показатели применения такого конвейера.
Отсюда следует, что выбор оптимальной ширины ленты для данного типа конвейера является важной задачей расчета.
В настоящее время наибольшее применение для перемещения насыпных грузов получили ленточные конвейеры с трехроликовыми опорами рабочей ветви с углом наклона боковых роликов 30°.
Если для данного конвейера известны площадь поперечного сечете 2
ния г, м , груза, транспортируемого на ленте, и скорость движения ленты V, м/с, то его объемная производительность составит V = 3600 • Г • V, м /ч.
Если скорость движения ленты выбирается из рекомендуемого нормального ряда скоростей, то площадь поперечного сечения груза на ленте зависит от целого ряда факторов: типа и конструкции роликоопор, угла наклона боковых роликов, ширины ленты и ширины занимаемого на ней насыпного груза, характеристики груза.
Поэтому более точное определение площади сечения груза на ленте для заданной производительности конвейера позволит выбрать оптимальную ширину ленты и улучшить экономические показатели транспортного процесса [5, 6].
На ленте, поддерживаемой трехроликовыми опорами, площадь сечения насыпного груза складывается из суммы площадей трапеции (Г) и равнобедренного треугольника () (рис. 1).
Приняв длину одного ролика b = 0,38Bь (Bь - ширина стандартной ленты) и рекомендуемую общую рабочую ширину ленты b = b + 2¿2 = 0,9B¿ - 0,05, определим средневзвешенную величину ¿2 . Она составит 0,63b. Тогда общая площадь сечения груза на ленте составит:
F = F\+Fn = С Ь + — c • ho , м2,
i 2 22 2
2
где c = Ь—+2 • 0,63b—cos а = ¿—(1+1,26 cos а), м ,
h— = 0,63b—sin a, м; 1
h2 =- c • tg ф, м;
bi(1+1,26cos а)+Ь— .
F— = —----—1 • 0,63b— sin a =
2 2 = b—(1+0,63cosа)• 0,63b—sina = b— sina(0,63 + 0,4cosa), м ;
F2 = — b—(1+1,26cos а) • — b—(1+1,26cos a)tg ф =
= 0,25b12 tg ф(1+1,26^ а)2, м2. F = b—2sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,25b12 tg ф(1+1,26cos а)2 = = b—2 [sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,25 tg ф(1+1,26 cos а)2 ] = к • b12, м2,
где к = sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,25 tg ф(1+1,26cosа) - безразмерный угловой
коэффициент площади сечения груза на ленте.
Он зависит, для принятой конструкции роликоопоры, от угла наклона боковых роликов и подвижности частиц груза. Для принятого деления грузов по подвижности частиц принимаем:
- для легкой подвижности: ф = 10°, tg10 ° = 0,177:
к = sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,044(1+1,26 cos а)2;
- для средней подвижности: ф = 15°, tg15° = 0,268:
к = sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,067(1+1,26 cos а)2;
- для малой подвижности: ф = 20°, tg20° = 0,364 :
к = sina(0,63 + 0,4cosa) + 0,091(1+1,26 cos а)2.
Значения коэффициента к в зависимости от угла наклона боковых роликов и подвижности груза даны в табл. 1.
В зависимости от стандартной ширины ленты значение параметров
2 2
bb м, и b1 , м , приведены в табл. 2.
В соответствии с формулой F = к • bj'2 по данным табл. 1, 2 можно определить площадь поперечного сечения груза на ленте шириной от 0,5 м
до 3,0 м, углах наклона боковых роликов от 0° до 55°, и для принятой скорости конвейера определить его производительность.
При расчете ленточных конвейеров чаще всего требуется по заданной производительности и принятой скорости определить необходимую ширину стандартной ленты.
Приведенные данные таблиц и формулы позволяют для разных типов конвейеров построить графики зависимости производительности от ширины ленты, угла наклона боковых роликов и подвижности груза.
Таблица 1
Значения коэффициента безразмерного углового коэффициента _площади сечения груза на ленте_
Угол ф, Значения коэффициента к для угла наклона боковых роликов а,
град. град.
0 15 20 25 30 35 40 45 50 55
10 0,225 0,48 0,55 0,62 0,68 0,73 0,78 0,80 0,82 0,83
15 0,34 0,6 0,67 0,73 0,78 0,83 0,86 0,88 0,90 0,90
20 0,46 0,72 0,79 0,83 0,89 0,92 0,95 0,97 0,98 0,97
Таблица 2
2
Значения параметров Ь и Ь
Вь, м 0,5 0,65 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
¿1, м 0,19 0,25 0,30 0,38 0,46 0,53 0,61
,2 2 Ь1 , м 0,036 0,063 0,09 0,14 0,21 0,28 0,37
ВЬ, м 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0
¿1, м 0,68 0,76 0,84 0,91 0,99 1,06 1,14
,2 2 Ь , м 0,46 0,58 0,69 0,83 0,98 1,13 1,30
В качестве примера рассмотрим графики зависимости ширины ленты от заданной производительности для конвейера с углом установки боковых роликов (а = 30°), средней подвижности груза (ф = 15°) для различной скорости движения ленты и ширины ленты от 0,5 м до 2,0 м (рис. 2).
Анализ данных табл. 1 показывает, что площадь сечения груза на ленте возрастает при увеличении угла наклона боковых роликов до 50-55° в 2,6 раза по сравнению с однороликовыми опорами (а = 0°). Наиболее интенсивно площадь возрастает при увеличении угла наклона боковых роликов до 35°, дальнейшее же увеличение угла наклона роликов даст прирост площади сечения менее 10 % и вряд ли целесообразно.
Данные табл. 1, 2 позволяют легко определять производительность конвейера для любой ширины ленты по формулам:
К=3600 • к • Ъ1 • V, м3/ч и 0 = V -у, т/ч,
где V - рекомендуемая скорость движения ленты из нормального ряда скоростей, м/с [7]; у - насыпная плотность транспортируемого груза, т/м .
При расчете ленточных конвейеров чаще всего требуется по заданной производительности определить необходимую ширину стандартной ленты.
Графики (рис. 2) позволяют без дополнительных расчетов определить необходимую ширину стандартной ленты для заданной производи-тельностп и принятой скорости ее движения.
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 V
Рис. 2. Графики зависимости производительности конвейера с трехроликовыми опорами рабочей ветви от ширины ленты и скорости ее движения для различной насыпной плотности груза
Они также показывают, что необходимую производительность конвейера обеспечивают ленты различной ширины при соответствующей скорости ее движения, поэтому важным показателем эффективности работы конвейера является коэффициент использования ширины ленты кв.
Коэффициент использования ширины ленты - это отношение рабочей ширины ленты, рассчитанной по необходимой производительности (Ь) к принятой по стандарту общей ширине ленты (Вь):
Ь 2,26 • Ь кВ = — =-1.
ВЬ ВЬ
Максимальное значение кв колеблется от кв = 0,8 для ленты шириной 0,5 м до кв = 0,883 для ленты шириной 3 м. Снижение действительного коэффициента использования ширины ленты до кв < 0,8 указывает на завышенную ширину принятой ленты и нерациональное ее использование.
По данным графиков (рис. 2) можно определить для конкретного конвейера действительный коэффициент использования ширины ленты и выбрать наиболее рациональное соотношение скорости и ширины ленты, обеспечивающие наилучшие эксплуатационные качества конвейера.
Для примера рассмотрим определение коэффициента использования ширины ленты для конвейеров производительностью 1000 м /ч с различной шириной ленты и скоростью ее движения.
По данным графиков такую производительность обеспечивают конвейеры с шириной ленты и скоростью ее движения, указанные в табл. 3.
Таблица 3
Значение параметра Ь и коэффициента кв для конвейеров _ производительностью 1000 м
3/ч
вЬ, м 0,8 1,0 1,0 1,2 1,4 1,4 1,6 1,8
г, м/с 4 3,15 2,5 2,0 1,6 1,25 1,0 0,8
Ь, м 0,68 0,77 0,85 0,95 1,06 1,20 1,36 1,51
,2 2 Ь- , м 0,09 0,113 0,143 0,178 0,223 0,286 0,357 0,446
кв 0,85 0,77 0,85 0,79 0,76 0,85 0,85 0,84
Данные табл. 3 показывают, что коэффициент использования ширины ленты кв колеблется от минимального 0,76 до 0,85. И если для
7 А ос г /о Ь + 0,05 1,20 + 0,05 ЛЛ кв = 0,85 общая расчетная ширина ленты (вс = ——— =-—-= 1,4
м) соответствует принятой стандартной ширине 1,4 м, то для кв = 0,76 при
1,06 + 0,05
расчетной ширине ленты 1,23 м (Вс =-—-= 1,13 м) принятая стандартная ширина ленты 1,4 м завышена на 0,17 м, что увеличивает ее стоимость на 12 %, что явно нецелесообразно.
Таким образом, зная величину кв можно для каждого конвейера и его производительности выбирать наиболее рациональную ширину стандартной ленты и получить наибольший экономический эффект.
Результаты исследования опубликованы при финансовой поддержке ТулГУ в рамках задания № НИР_2018_42.
Список литературы
1. Бьяжи П. Конвейеры с резиновой лентой. М.: Госгортехиздат, 1959. 254 с.
2. Зеленский О.В. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. СПб.: Недра, 2009. 376 с.
3. Кузнецов Б.А. Принципиальные вопросы расчета производительности конвейеров // Развитие и совершенствование шахтного и конвейерного транспорта. М.: Недра, 1973. С. 5-15.
4. ГОСТ 20-2018. Ленты конвейерные резинотканевые. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2018. 42 с.
5. Лагерев А.В., Толкачев Е.Н., Гончаров К.А. Моделирование рабочих процессов и проектирование многоприводных ленточных конвейеров. Брянск: Изд-во БГУ им. Ак. И.Г. Петровского, 2017. 384 с.
6. Lagerev A., Tolkachev E., Lagerev I. The influence of distributing the conveyor suspensions with suspended belt and distributed drive on its main technical characteristics // International Review on Modelling and Simulations. 2018. Т. 11. № 3. С. 176-186. https://doi.org/10.15866/iremos.v11i3.12796
7. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. М.: Машиностроение, 1978. 392 с.
Голутвин Василий Андреевич, канд. техн. наук, проф., ptmatsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, anzev a tsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сальников Владимир Сергеевич, д-р. техн. наук, проф., vsalnikov.prof@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Анцев Александр Витальевич, канд. техн. наук, доц., a.antsevayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CHOOSING THE OPTIMAL BELT WIDTH OF A BELT CONVEYOR V.A. Golutvin, V.Yu. Antsev, V.S. Salnikov, A.V. Antsev
A method is presented for choosing the belt width of a standard belt conveyor with three-roller supports of a working branch according to their specified productivity and selected speed. The graphs of the performance of belt conveyors on the belt width and the speed of its movement for different bulk density of the cargo are given. It allows choosing the optimal belt width without performing calculations and improving the economic performance of the transport process.
Key words: belt conveyor, optimum belt width, conveyor efficiency, coal transportation.
Golutvin Vasilij Andreevich, candidate of technical science, professor, ptm@,tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Antsev Vitaliy Yurevich, doctor of technical science, professor, manager of department, anzev@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Salnikov Vladimir Sergeevich, doctor of technical science, professor, vsalnikov.prof@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Antsev Aleksandr Vitalevich, candidate of technical science, docent, a. antsev@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
Reference
1. B'yazhi P. Konvejery s rezinovoj lentoj. M.: Gosgortekhizdat, 1959. 254 s.
2. Zelenskij O.V. Spravochnik po proektirovaniyu lentochnyh konvejerov. SPb.: Nedra, 2009. 376 s.
3. Kuznecov B.A. Principial'nye voprosy rascheta proizvoditel'nosti konvejerov // Razvitie i sovershenstvovanie shahtnogo i konvejernogo transporta. M.: Nedra, 1973. S. 5-15.
4. GOST 20-2018. Lenty konvejernye rezinotkanevye. Tekhnicheskie usloviya. M.: Standartinform, 2018. 42 s.
5. Lagerev A.V., Tolkachev E.N., Goncharov K.A. Modelirovanie ra-bochih pro-cessov i proektirovanie mnogoprivodnyh lentochnyh konveje-rov. Bryansk: Izd-vo BGU im. Ak. I.G. Petrovskogo, 2017. 384 s.
6. Lagerev A., Tolkachev E., Lagerev I. The influence of distributing the conveyor suspensions with suspended belt and distributed drive on its main technical characteristics // International Review on Modelling and Simulations. 2018. T. 11. № 3. S. 176-186. https://doi.org/10.15866/iremos.v11i3.12796
7. Shahmejster L.G., Dmitriev V.G. Teoriya i raschet lentochnyh konvejerov. M.: Mashinostroenie, 1978. 392 s.
