автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Исследование промежуточного вакуум-привода и разработка его конструкции для многоприводного ленточного конвейера

Введение

1. Анализ работ по созданию и исследованию промежуточных приводов ленточных конвейеров

1.1. Основные направления совершенствования конструкций промежуточных приводов ленточных конвейеров

1.2. Оценка экономической эффективности применения в

МБЖ различных типов промежуточных приводов.

1.3. Анализ конструкций промежуточных вакуум-приводов

1.4. Анализ научно-исследовательских работ в области теории многоприводных конвейеров

1.5. Выводы и постановка задач исследования

2. Теоретические исследования промежуточного вакуум-привода

2.1. Задачи теоретических исследований.

2.2. Исследование передачи тягового усилия исполнительным органом промежуточного вакуум-привода грузонесущей ленте.

2.3. Исследование тепловых режимов работы тяговой ленты при взаимодействии с опорами скольжения коллекторов промежуточных вакуум-приводов

2.4. Зависимость производительности средства создания вакуума от величины объемов коллекторов и времени откачки воздуха

2.5. Особенности тягового расчета МПЛК с промежуточными вакуум-приводами.

Выводы.

3. Лабораторные исследования промежуточного вакуум-привода 70 3.1. Цель и задачи исследований.

3.2. Лабораторный стенд и контрольно-измерительная аппаратура

3.3. Планирование и методика проведения лабораторного эксперимента

3.4. Исследование тяговой способности промежуточного вакуум-привода.

3.5. Исследование вакуумной зоны методом зондирования . 94 Выводы

4. Определение параметров многоприводных ленточных конвейеров с промежуточными вакуум-приводами при помощи экономико-математического моделирования

4.1. Цель и задачи моделирования.

4.2. Методические основы создания экономико-математической модели расчета МПИК.

4.3. Алгоритм расчета промежуточного вакуум-привода.

4.4. Экономико-математическая модель расчета МПЖ.

4.5. Результаты расчетов параметров многоприводных ленточных конвейеров.

Выводы.

5. Разработка и исследование опытного образца промежуточного вакуум-привода.

5.1. Разработка конструкции и компановочной схемы опытного образца промежуточного вакуум-привода.

5.2. Место проведения и методика исследования опытного образца

5.3. Результаты промышленных испытаний опытного образца

5.4. Расчет экономического эффекта от применения промежуточных вакуум-приводов для МПЖ в условиях шахты

Эстония".

Выводы.

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I - 1985 годы и на период до 1990 года предусмотрено повысить уровень использования и надежность работы технических средств транспорта, ускорить внедрение непрерывных и новых специашизированнБх видов транспорта, в частности конвейерного, в горнорудной и химической промышленности, а также увеличить выпуск горно-транспортных машин непрерывного действия большой производительности [^о] .В соответствии с решениями ХХУ1 съезда КПСС и последующих Еяенумов ЦК КПСС в настоящее время создаются горные предприятия повышенной производительности. Курс на укрупнение горнодобывающих производств принят как в СССР, так и за рубежом.Запланировано строительство карьеров производительностью 150 млн.т в год и выше и рудников соответственно свыше 20 вган.т в год [^,58].Для того, чтобы транспортирование такого огромного количества материала не стало узким местом в технологическомфоцессе, необходимы мощные и надежные средства транспорта. Таковыми являются конвейерные установки. Вое шире применяют конвейерные подъемники на карьерах.Железнодорожный транспорт в некоторых случаях невозможно применять на открытых работах именно в силу того, что он не удовлетворяет требуемой производительности. Все чаще применяется так называемый комбинированный транспорт, включающий мощный конвейерный подъемник [,53] и определенное число автомобилей заданной мощности [eiOj . В этом случав оптимальным образом используются достоинства как конвейерного, так и автомобильного транспорта.Однако существуют схемы, которые особенно перспективны для открытых горных работ. Они включают в себя только конвейерные установки, часть из которых является передвижными и способными изменять длину [Bij . При такой схеме отсутствует автомобильный транспорт: ковшовые экскаваторы загружают полустационарные дробилки, от которых дробленая руда конвейерной цепочкой транспортируется до обогатительной фабрики. Мобильный автотранспорт требует дорог со специальным, зависящим от грузоподъемности автосамосвалов, покрытием и тщательным уходом за ним. Кроме того, особые трудности при создании сверхмощных автосамосвалов возникают в связи с высоким требованием к надежности их работы, проблемой создания шин большого диаметра, а также разработкой первичных двигателей повышенной мощности. Поэтому оправданы совершенствование и постоянно растущее применение схем конвейерного транспорта. В СССР на подземных работах существуют полностью конвейеризированные схемы (поточная технология) транспорта, например, шахта "Эстония", производительностью 6 млн.т сланца в год.Лдины конвейеров за последние годы постоянно растут, так максимальная дайна конвейера в одном ставе достигла 13 шл [79,^^7 • Дальнейшее увеличение длин транспортирования требует устройства каскада последовательно установленных конвейеров. Но, как отмечалось в [ 1 , 62] срок службы лент значительно зависит от времени оборота ленты, а также от числа перегрузочных пунктов, поэтому все чаще в практике строительства длинных конвейерных линий стремятся к увеличению длин конвейеров с одним ставом. Существует предел возможности удлинения конвейеров в одном ставе, так как с ростом прочности лент растет ее толщина и линейная плотность, а значит увеличиваются диаметры приводных барабанов [2-/, 62,63] Последние годы многие отечественные и зарубежные фира^ ш интенсивно прорабатывают новые варианты компоновки конвейерных установок. Совершенствуются роликоопорн, приводы, ленты [Л, 7213]. Появилось более десятка одних только типов промежуточных приводов для многоприводных ленточных конвейеров (1Л1Ж), которые в настоящее время считаются весьма перспективными, т.к. они "по крайней мере теоретически" [11"] делают возможным прттенение конвейеров для транспортирования материалов на "бесконечные расстояния".Так, например, использование промежуточных приводов позволило снизить число последовательно установленных конвейеров с 28 до 17 для линии длиной 206 км в ФРГ, в задачу которой входило перемещение грузов от портов до металлургических заводов Думсбурга/"^//.Следует ожидать существенного улучшения технико-экономических показателей работы роторных комплексов с малыми линейными параметрами при использовании их совместно с МГШК для производства вскрышных работ наклонными слоями, когда вскрышные породы отрабатываются одним уступом с наклоном рабочего борта 10^ к горизонту [S1] .В СССР и за рубежом ведутся исследования 1€ШК, так, например, под руководством проф.Штокмана И.Г. разработан конвейер MIK, в котором грузонесущим органом служит специальная магнито-мягкая лента, приводящаяся в движение магнитофрикционныьш приводами [6^J В США. опробованы промежуточные приводы в виде автомобильных msm[2.i51] д в Англии серийно изготовляются конвейерные ленты с клиновыми выступами для улучшения сцепления грузонесущей ленты и тягового органа промежуточного привода [21] . В ФРГ, ЧССР и СССР созданы М П Ж с промежуточными приводами в виде обычных ленточных конвейеров [ii2i, 2^,30Ji,5i] Существующие типы промежуточных приводов имеют следующие недостатки: протяженный фрикционный контакт лент, а, значит, повышенную стоимость промежуточных приводов (промежуточные приводы в виде обычных ленточных конвейеров); сложность изготовления тяговой ленты (приводы с клиновым зацешгением лент, в виде автомобильных шин, с линейными асинхронными двигателями, с кардолентой, магнитофрикционные) [ iO, i'f, 2 i, Si] Для создания IvHIIK с промежуточными приводами, обладающшли наилучшими технико-экономическими показателями, необходимо сопоставление всех возможных типов таких приводов. Только таким образом можно получить объективное решение проблемы ГЛПЖ. Однако, авторы исследований [82,86] тгщ сравнении эффективности применения различных типов приводов не рассматршают промежуточных вакуум-приводов, несмотря на то, что вакуум-барабаны ленточных конвейеров, где использован тот же принцип работы, прошли успешные испытания и доказали эффективность их использования Таким образом,разработка и исследование \ШМ. с новыми типами промежуточных приводов является актуальной проблемой.Целью настоящей работы является разработка надежной в эксплуатации конструкции промежуточного вакуум-привода, установление рациональных параметров его основных узлов и создание научно обоснованной методики расчета многоприводного ленточного конвейера с промежуточными вакуум-приводами, Достоинства вакуумных приводов такие, как возможность их изготовления из серийно выпускаемых узлов ленточных конвейеров/"/^7 J малая длина фрикционного контакта при высоком тяговом усилии [ifj , развиваемом приводом; простота регулирования тягового усилия и другие [ H6J , позволяют заключить, что задача исследования промежуточных вакуум-приводов и разработки по их результатам конструкции таких приводов с оптимальными параметрами является актуальной, решение которой может привести к созданию высокоэффективных конвейерных установок.

Выводы

1. Промышленные испытания опытного образца промежуточного вакуум-привода подтвердили работоспособность его конструктивной схемы и показали хорошую сходимость экспериментальных и теоретических результатов исследований.

2. Для нормальной работы промежуточного вакуум-привода необходима тщательная заделка стыков обеих лент, устройство поджатия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследований, конструкторских проработок и экономико-математического моделирования можно сделать следующие выводы:

Разработаны на уровне изобретений новые конструктивные схемы и средства, повышающие эффективность их применения.

Разработаны и экспериментально подтверждены расчетные формулы определения тягового усилия промежуточного вакуум-привода, в зависимости от величины вакуума и параметров тяговой ленты. Разработан алгоритм расчета тепловых режимов работы тяговой ленты и на его основе выбор производительности вакуум-насоса.

По результатам исследований разработана конструкция промежуточного вакуум-привода с оптимальными параметрами, в которой предусмотрены средства для отвода тепла от тяговой ленты и ее очистка от налипшего материала, а также использованы тяговые ленты с пазами и коллекторы в виде опор скольжения малой площади.

Предложенная методика для определения параметров МПЛК с промежуточными приводами различных типов, позволяющая при использовании ЭВМ определять оптимальные схемы компоновок ШЛК и конкретные значения приведенных затрат на транспортирование материалов для каждой схемы.

Установлено при помощи моделирования, что максимальная длина привода и общее число приводов существенно зависят от требований, предъявляемых к уровню надежности МПЛК. Для низкого уровня надежности функция зависимости приведенных затрат от дцины транспортирования монотонно-убывающая. При требовании коэффициента готовности всей установки в пределах 0,85.О,9 - функция зависимости затрат от длины становится экстремальной.

Показано, что применение промежуточных вакуум-приводов позволяет снизить в среднем на несколько копеек приведенные затраты в сравнении с известными схемами транспортирования конвейерами на большие расстояния, за счет улучшения показателей надежности работы всей установки, незначительных длин тяговых лент и применения облегченных коллекторов. Экономически обосновано применение МПЛК с вакуум-приводами, начиная с длин транспортирования 2. .2,5 км.

Максимальное значение величины разрежения в вакуум-системе приводов не должно превышать 60 кПа, рабочее - 30 кПа. Конструктивные параметры тяговой ленты должны удовлетворять условиям:

Ки ^ 0,8, Юм, § = 0,7 В. Необходимо использовать только такие схемы, в которых усилия возникающие в результате создания вакуума между лентами, не передаются совсем или передаются лишь частично на поддерживающие конструкции и коллектор.

Испытания опытного образца промежуточного вакуум-привода, доказывающие работоспособность всех его узлов и подтвердившие правильность критериев выбора, его параметров в условиях склада сланца ш."Ахтме" ПО "Эстонсланец", доказывают перспективность широкого внедрения таких приводов. Ожидаемый годовой эффект от внедрения МПЖ с промежуточными вакуум-приводами, рассчитанный по нормативным документам для условий панели шахты "Эстония" длиной 8000 м составляет 58 тыс.рублей в год.

1. Ададуров В.В. Шахтные и теоретические исследования формирования нагрузок элементов магнитно-ленточных конвейеров при нормальных и аварийных режимах работы. Автореф.на соиск.уч. степени канд.техн.наук, Донецк, 1977, с.21.

2. Андреев A.B. Передача трением. М., Машиностроение, 1978, 176 с.

3. Андреев A.B., Дьяков В.А., Шешко Е.Е. Транспортные машины и комплексы. М., Недра, 1975, с.292-300.

4. Барышев А.И., Шептий А.И., Сикиржицкий Е.П. Многоприводной магнитно-ленточный конвейер МЛК. "Уголь Украины", 1975 г.,5, с.36-37.

5. Бельфор В. Е., Заленин И.В. Особенности расчета многоприводных ленточных конвейеров. Горные машины и автоматика. 1968,4, с.24-27.

6. Бешелев С.Д. ,-Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М., Статистика, 1980, с.5-140.

7. Биличенко Н.Я., Высочин Е.М., Завгородний Е.Х. Эксплуатационные режимы ленточных конвейеров. Киев, 1964, 263 с.

8. Будущее открытых горных разработок. Отв.редактор акад. Мельников H.B., М., Наука, 1972, 233 с.

9. Васильев К.А., Юнгмейстер Д.А. Проблема создания многоприводных ленточных конвейеров с промежуточными вакуум-приводами. В сб.: Повышение эффективности эксплуатации систем шахтного икарьерного транспорта. Л., 1981, с.55-62.

10. Васильев К.А. Вакуум-приводы ленточных конвейеров. М., ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980.

11. Васильев К.А., Во Куанг Фьен. Экспериментальные исследования приводного вакуум-барабана ленточного конвейера. В сб.: Шахтный и карьерный транспорт. Вып.5, М., Недра, 1980, с.39-43.

12. Васильев К.А. Использование приводных вакуум-барабанов для улучшения тяговых характеристик двухбарабанных приводов ленточных конвейеров. В сб.: Шахтный и карьерный транспорт. Вып.5., М., Недра, 1980, с.31-39.

13. Васильев К.А., 2уравлев В.И. Тяговая способность приводного вакуум-барабана с продольными каналами на обечайке. Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 1977, № 12, с.100-102.

14. Васильев К.А., Юнгмейстер Д.А. Промежуточный вакуум-привод ленточного конвейера. Авт.свид.СССР & 865729. Бюлл.изобрЛ 35, 1981.

15. Васильев К.А., Юнгмейстер Д.А. Приводной вакуум-барабан ленточного конвейера. Авт.свид.СССР № 973450. Бюлл.изобр.^ 42,1982.

16. Васильев К.А., Юнгмейстер Д.А. Промежуточный вакуум-привод ленточного конвейера. Авт.свид.СССР № 1027108. Бюлл.изобр.^ 25,1983.

17. Васильев К.А., Юнгмейстер Д.А. Промежуточный вакуум-привод ленточного конвейера. Авт.свид.СССР № 1104070. Бюлл.изобр.^ 27,1984.

18. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. М., Недра,1983, 295 с.

19. Васильев М.В., Волотковский B.C., Кармаев Г.Д. Конвейеры большой протяженности на открытых работах. М., Недра, 1977, 248 с.

20. Васильев М.В., Волотковский B.C., Кармаев Г.Д. Области применения раз цчных типов конвейеров на открытых разработках.

21. В сб.: 1У Всесоюзная научно-техническая конференция по карьерному транспорту. Тезисы докладов. Свердловск, 1978, с.142-146.

22. Во Куанг Фьен. Повышение тяговой способности ленточных конвейеров за счет применения приводного вакуум-барабана с перфорированной поверхностью вакуумного отсоса. Диссертация на соискан. уч.степени канд.техн.наук. Л., 1973, 150с.

23. Волчек И.Б. Экспериментальные и теоретические исследования приводов ленточных конвейеров с вакуумным прижатием ленты. Диссертация на соиск.уч.степени канд.техн.наук. Л., 1970, 218 с.

24. Волчек И.Б. Привод для конвейеров большой протяженности. Труды ВНИИИТП, вып.35. Л., Энергия, 1975, 70-75с.

25. Грудачев А.Я., Кискун В.А. Сравнение фрикционных и маг-нитофрикционных приводов ленточных конвейеров. В кн.: Транспорт шахт и карьеров. Вып.4. М., Недра, 1978, с.114-118.

26. Гуленко Г.И., Орешкин В.Л. Тенденции развития ленточных конвейеров специальных конструкций. "Промышленный транспорт", 1980, № 2, с.10-12.

27. Дорученко В.А. Исследование и совершенствование линейной части ленточных безроликовых конвейеров горных предприятий. Диссертация на соиск.уч.степени канд.техн.наук. Киев, 1978, 201с.

28. Дьяков В.А., Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. и др. Ленточные конвейеры в горной промышленности. М., Недра, 1982, 349с.

29. Дьячков В.К. Ленточные конвейеры перспективных типов. М., НИИШШШТЯЖАШ, 1971, 42с.

30. Дьячков B.K. Многоприводные ленточные конвейеры большой протяженности. М., НИИинфорлтяжмаш, 1974, 72с.

31. Дьячков В.К., Рождественская Л.А., КЬжевич М.М. Экспериментальное исследование многоприводного ленточного конвейера.

32. В сб.: Исследование подвесных и многоприводных ленточных конвейеров. Труды ВНЙИПТМАШ, Вып.2 (89), М., 1969, с.3-25.

33. Дьячков В.К. Промежуточные приводы многоприводных ленточных конвейеров.- Механизация и автоматизация производства. 1978, № 4, с.10-13.

34. Зажигаев Л.С., Кишьян A.A., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М., Атомиздат, 1978, с.232.

35. Запенин И.В., Бельфор В.Е., Селищев Ю.А. Моделирование переходных процессов ленточных конвейеров. М., Недра, 1969, с.34--55.

36. Козлов Б.А., Ушаков И.А. Справочник по расчету надежности аппаратуры радиоэлектроники и автоматики. М., Советское радио, 1975, с.472.

37. Коновалов B.C. Новые виды транспорта: области эффективного применения. Промышленный транспорт. 1980, № 2, с.5-8.

38. Крагельский И.В., Добычин М.И., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М., Машиностроение, 1977, 526 с.

39. Краснощеков Е.А., Сукомел A.C. Задачник по теплотехнике. М., Энергия, 1975, 280 с.

40. Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат, 1981, с.170-174.

41. Методические указания. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов. РДМУ 109-77. М., Издательство стандартов, 1978, 64с.

42. Молодини Н.Т. Разработка вакуум-барабана с автономнымивакуумными механизмами дал приводов рудничных ленточных конвейеров. Диссертация на соиск.уч.степени канд.техн.наук. Тбилиси, 1980, 175 с.

43. Налимов В.В., ГоликоваТ.И. Логические основания планирования эксперимента. М., Металлургия, 1981, 152 с.

44. Новые решения в технике и технологии добычи угля открытым способом. Ред. акад.Мельников И.В. и проф.Виницкий К.Е. М., Недра, 1975, с.186-195.

45. Патент № 1146028 (Франция). Устройство привода шахтного конвейера. Заявл.20.05.57. Выдан 5.11.57. МКИ В65 -Е21с.

46. Патент № 2650695 (США). Привод ленточного конвейера. Заявл.11.02.50. Выдан 01.09.53. Кя.198-203.

47. Патент № 2394475 (Франция). Привод ленточного конвейера. Заявл.12.06.78. Выдан 12.01.79. МКИ В65 23/18.

48. Патент $ 47602 (ПНР). Приводное устройство для ленточных конвейеров больших длин. 0публ.04.06.61. МКИ В65д.

49. Пипко А.И., Плисковский В.Я., Пенченко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. М., Энергия, 1979, 504 с.

50. Платонов В.Ф. Подшипники из полиамидов. М., Машгиз, 1961, с.45-66.

51. Полунин В.Г., Гуленко Г.Н. Конвейеры для горных предприятий. М., Недра, 1978, с.5-140.

52. Потураев В.И., Дырца В.И., Надутый В.П. Резина в горном деле. М., Недра, 1974, 152 с.

53. Рождественская Л.А. Сравнительный анализ долговечности лент одно- и многоприводных ленточных конвейеров. В сб.: Исследование подвесных и многоприводных ленточных конвейеров. Труды ВНИИПШАШ, вып.2 (89), М., 1969, с.26-34.

54. Руководство по выбору оборудования конвейерных линий на карьерах черной металлургии. ИГД МЧМ СССР. Свердловск, 1981,67 с.

55. Савиных B.B. Исследование и установление параметров опор скольжения для шахтных ленточных и ленточно-тележечных кон. вейеров. Автореф. на соиск.уч.степени канд.техн.наук. М., 1979,16 с.

56. Смирнов В.К. Научное обоснование методов расчета мощных ленточных конвейеров. Автореф. на соиск.уч.степени докт.техн.наук. Днепропетровск, 1979, 32 с.

57. Спиваковский А.О., Дьяков В.А. Тенденции развития карьерного транспорта. В сб.: 1У Всесоюзная научно-техническая конференция по карьерному транспорту. Тезисы докладов. Свердловск, 1978, с.5-6.

58. Спиваковский А.О., Журавлев В.И. Задачи и перспективы развития оборудования карьерного транспорта. В сб.: Транспорт шахт и карьеров. М., 1971, с.300-310.

59. Спиваковский А.О. Бесперегрузочный конвейерный транспорт с больших глубин.- Промышленный транспорт, 1983, 15 2, с. 12-13.

60. Тетерюков В.И. Ротационные вакуум-насосы и компрессоры с жидкостным поршнем. М., Машгиз, i960, с.180-184.

61. Цветков А.И. Прикладные программы для микро-ЭЩ "Электроника БЗ-21". М., Финансы и статистика, 1982, с.58-68.

62. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. М., Машиностроение, 1978, 392 с.

63. Шахмейстер Л.Г., Солод Г.И. Подземные конвейерные установки. М., Недра, 1976, 432 с.

64. Штокман И.Г., Ороховский И.И., Маценко В.И. и др. Промышленные испытания опытного образца магнитно-ленточного конвейера МЛК. В сб.: Разработка месторождений полезных ископаемых. Вып.41, Киев, 1975, с.3-5.

65. Штокман И.Г., Ороховский И.И., Грудачев А.Я. и др. Экономическая эффективность внедрения многоприводного магнитно-ленточного конвейера МЛК. В сб.: Разработка месторождений полезных ископаемых. Вып.41, Киев, 1975, с.6-9.

66. Штокман И.Г. Основы создания магнитных транспортных машин. М., Недра, 1972, 192 с.

67. Штокман И.Г., Сноведский Е.М., Селинов А.П. Предпосылки создания многоприводного ленточного конвейера для транспортирования вскрыши при отработке месторождений наклонными слоями. В сб.: Шахтный и карьерный транспорт, вып.З. М., Недра, 1977,с.134-139.

68. Юнгмейстер Д.А. Оценка эффективности применения различных типов промежуточных приводов многоприводных ленточных конвейеров. В сб.: Проектирование предприятий горнорудной промышленности. Труды института Гипромез, вып.9, ГЛ.,- 1984, с.76-83.

69. Lackmann H.P. WorLd's Longest conveyor strentches 100km over Sahara, Canadian Mining JournaL, 1971; sep., p. 63-64.

70. WorLds Largest conveyor system rides smoothLy on Long-Lije wire rope. CoaL Age, i975f march, p. 102.

71. WS Series be Li weigh scale. NucLec/r ScaLe Technical. Specification. Ramsey Engineering company.