автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров и разработка конструкции несущих элементов конвейера с подвесной лентой

Ивченко Валерий Никитич

На правах рхтсописи

Обоснование рациональных параметров и разработка конструкции несущих элементов конвейера с подвесной лентой

Специальность 05. 05. 04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Брянск 2009

003459873

Диссертация выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Брянский государственный технический университет» на кафедре «Прикладная механика»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Сакало Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кожушко Герман Георгиевич

кандидат технических наук, доцент Дьяченко Вячеслав Петрович

Ведущая организация:

ОАО «Ирмаш», г. Брянск

Защита состоится «17» февраля 2009 года в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.021.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Брянский государственный технический университет» по адресу: 241035, г. Брянск, бульвар 50-летия Октября, д. 7, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного технического университета.

Автореферат разослан «15» января 2009 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Реутов А. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Многолетняя отечественная и зарубежная практика эксплуатации традиционных ленточных конвейеров различного назначения и исполнения показала, что они имеют ряд существенных недостатков:

- боковое смещение ленты на барабанах и по трассе конвейера, приводящее к просыпям транспортируемого груза, износу и порывам бортов ленты;

- вертикальные колебания ленты из-за её неизбежного провисания в пролетах между роликоопорами, приводящие к усталостному изнашиванию и снижению срока службы ленты, цена которой составляет 20...45 % стоимости конвейера;

- достаточно высокое сопротивление движению ленты на установленных по трассе конвейера опорных роликах.

Основной причиной этих недостатков является то, что положение конвейерной ленты на приводном барабане определяется силами трения, непостоянство которых в сильной степени зависит от условий эксплуатации конвейера. Возникновению вышеприведенных негативных процессов способствует также и взаимодействие движущейся ленты с грузом со стационарно установленными опорными роликами.

Таким образом, задача создания специальных видов ленточных конвейеров, которые не обладали бы недостатками ленточных конвейеров обычной конструкции, давно стала важной и актуальной для эксплуатационников и организаций, занимающихся созданием новой экспериментальной техники. В ООО «ИПЦ Конвейер» (г. Брянск) коллективом авторов при непосредственном участии соискателя была создана новая конструкция специального ленточного конвейера с подвесной лентой, являющегося по сути гибридом традиционного ленточного конвейера и рельсового транспорта. Основными узлами этого конвейера являются роликовые подвески, прикрепленные с определенным шагом к бортам гладкой ленты и движущиеся вместе с ней по трубчатым направляющим, причем на рабочей и порожней ветвях конвейера роликоопоры под лентой отсутствуют. Фактически лента подвешена на роликовых подвесках и приводится в движение силами трения при помощи приводного барабана, как и на традиционном ленточном конвейере. То есть, в данной конструкции заложены технические решения, предотвращающие боковое смещение ленты и её вертикальные колебания.

Однако для реализации на практике новой конструкции конвейера необходимо было провести теоретические и экспериментальные исследования его основных несущих элементов и узлов (ходовых роликов, трубчатых направляющих, конвейерной ленты; скоб, болтов и других деталей крепления роликовых подвесок к бортам ленты), разработать методики их расчета, выбрать рациональные варианты исполнения этих элементов, а затем на этой основе разрабатывать конструкторскую документацию и изготавливать этот вид конвейеров.

В связи с этим обоснование рациональных конструктивных параметров несущих элементов и узлов конвейеров с подвесной лентой является актуальной научной задачей для проектирования и внедрения этих машин в производство.

Цель работы. Обоснование рациональных конструктивных параметров несущих элементов конвейеров с подвесной лентой - трубчатой направляющей,

I

ю

роликовой подвески и узлов её крепления к ленте, позволяющих увеличить срок службы этих элементов и повысить надежность конвейеров.

Научные положения диссертации, выносимые на защиту, и их новизна.

1. Метод расчета напряженно-деформированного состояния конвейерной ленты на линейном и переходном участке рабочей ветви, позволяющий определять нагрузки в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты.

2. Метод расчета контактных напряжений в паре качения «ходовой ролик-трубчатая направляющая», позволяющий выбирать рациональную конфигурацию ролика и минимальную толщину стенки трубы.

3. Установлено, что значение усилий в точках крепления подвесок к ленте на переходном участке перед разгрузочным барабаном возрастает в 2...3 раза по сравнению с его значением на линейном участке конвейера.

4. Установлено, что значение контактного давления в паре «ролик- труба» зависит от конфигурации ролика: наименьшее - для торообразного ролика, наибольшее - для цилиндрического ролика, среднее значение - для конического ролика.

5. Рациональными конструктивными параметрами роликовой подвески в конвейере являются: в основном варианте - установка двух роликов с коническим профилем катания, а для трубчатого конвейера - четырех роликов с цилиндрическим профилем катания.

7. Установлено, что рациональным узлом крепления роликовых подвесок к бортам ленты из условий прочности, демпфирующей способности и технологичности является узел крепления с четырьмя гибкими ленточными элементами, фиксируемыми посредством скоб; коэффициент запаса прочности элементов крепления должен быть не менее 4.

Практическая значимость результатов работы.

1. Разработана методика расчёта нагрузок в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты в зависимости от производительности конвейера, что явилось основой для расчета конструктивных параметров несущих элементов: труб, ходовых роликов и узлов крепления подвесок к ленте.

2. Разработана методика расчёта контактных напряжений в ролике и трубчатой направляющей конвейера, позволившая выбрать рациональную конфигурацию ролика и минимальную толщину стенки трубы.

3. Разработаны рекомендации по применению конструкции роликовой подвески в конвейере и узла крепления роликовых подвесок к бортам ленты с гибкими ленточными элементами.

Обоснованность и достоверность полученных научных выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием апробированных методов теории упругости, программ расчета на ЭВМ методами сил и конечных элементов, а также достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований и положительными результатами эксплуатации 12 конвейеров с подвесной лентой различного исполнения на промышленных предприятиях.

Реализация результатов работы.

1. Разработанные методика расчёта нагрузок в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты в зависимости от производительности конвейера, методика расчёта контактных напряжений в ролике и трубчатой направляющей конвейера, а также рекомендации по применению конструкции роликовой подвески в конвейере и узла крепления роликовых подвесок к бортам ленты с гибкими ленточными элементами использованы в ООО «Конвейер» (г. Брянск), где спроектированы, изготовлены и внедрены на предприятиях 12 конвейеров с подвесной лентой новой конструкции с различными несущими элементами и узлами, новизна которых подтверждена 11 патентами Российской Федерации и 1 свидетельством на полезную модель.

2. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Брянского государственного технического университета в курсе «Машины непрерывного транспорта» для выполнения курсовых и дипломных проектов по новой конструкции конвейера с подвесной лентой.

Личный вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в формулировании и постановке научных задач, связанных с исследованием новой конструкции конвейера с подвесной лентой, в непосредственном участии на всех этапах проведения теоретических и экспериментальных исследований, в анализе и использовании полученных результатов.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались в 2002 - 2004гг. на научных семинарах кафедр «Подъёмно-транспортные машины» и «Прикладная механика» Брянского государственного технического университета; кафедры «Автомобили и строительные, дорожные машины» Орловского государственного технического университета; кафедры «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова; на 54-й научной конференции профессорско-преподавательского состава - г. Брянск, БГТУ, 1998г.; на научном симпозиуме, посвященном Неделе горняка, г. Москва, МГГУ, 1999г.; на региональной научно-практической конференции-ярмарке «Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции», г. Брянск, 1999 г.; на третьей региональной научно-практической конференции-ярмарке «Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции», г. Брянск, 2001г.; на четвертой венчурной ярмарке инновационных проектов, г. Пермь, 2003г.; на шестой международной выставке «Золото-2004», г. Москва, 2004г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе в реферируемых изданиях, рекомендованных ВАК - 1 и монография. Получены 11 патентов на изобретения и 1 свидетельство на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 116 наименований и приложений. Работа изложена на 153 страницах основной части, содержит 67 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложена цель, научная новизна и практическая значимость выполненной работы, сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор существующих конструктивных решений специальных ленточных конвейеров: ленточно-канатных, ленточно-цепных, крутонаклонных с прижимной и специальной лентами, подвесных и других. Особое внимание уделено вопросам сложности их конструкции и ремонтопригодности.

Одним из перспективных типов специальных ленточных конвейеров является конвейер с подвесной гладкой лентой (КПЛ), предложенный коллективом авторов под руководством Подопригоры Ю. А. при непосредственном участии соискателя (рис. 1).

Рис.1. Конвейер с подвесной лентой новой конструкции: 1 - лента; 2 - приводной барабан; 3 - натяжной барабан; 4 - трубчатые направляющие; 5 - привод; б -роликовая подвеска; 7 - узел крепления подвески к ленте

КПЛ обладает существенными преимуществами перед другими специальными конвейерами, в частности отличается относительной простотой конструкции и возможностью применения гладкой отечественной резинотканевой ленты даже при углах наклона конвейера, равных 30...35°. Однако предложенная для этого конвейера конструкция пары качения «ходовой ролик - трубчатая направляющая» не подкреплена методикой расчёта контактных напряжений, влияющих на выбор их конструктивных параметров. Также не имеется обоснования по применению узлов крепления роликовых подвесок к бортам гладкой конвейерной ленты. При этом движение ленты с грузом в подвешенном положении на роликовых подвесках по трубчатым направляющим на рабочей ветви конвейера, особенно на переходном участке перед разгрузочным барабаном, имеет свои осо-

бенности и требует всестороннего изучения. Поэтому определение нагрузок в узлах крепления подвесок к бортам ленты и контактных давлений в паре «ролик-труба» является первоочередной задачей, от решения которой зависит уровень надежности конвейера.

В связи с этим выполнен анализ работ, посвященных описанию деформирования конвейерной ленты. Этим вопросом занимались ученые Панкратов С. А., Спиваковский А. О., Дмитриев В. Г., Кожушко Г. Г., Мягков С. Д. и другие. Лента конвейера рассматривалась как гибкая анизотропная оболочка, обладающая кривизной в одном направлении и многократно опирающаяся на роликоопоры, точки срединной поверхности которой имеют большие перемещения под действием груза. В некоторых работах были получены уравнения движения ленты как ортотропной оболочки, обладающей упруго-вязкими свойствами, и она описывалась реологической моделью Фохта. Анализ работ показал, что при описании деформированного состояния подвешенной на роликовых подвесках ленты необходимо исходить из нелинейной теории гибких пластин и оболочек.

Проведен также обзор известных исследований в области решения контактных задач применительно к вопросу контакта массивного тела (ролик подвески) и оболочки (трубчатая направляющая конвейера). Отдельные задачи решались такими учеными как Г. Герц, Г. Фромм, К. Коттанео, Р. Миндлин, Б.С. Ковальский, К. Джонсон, Ф. Картер, Дж. Калкер, А.Н. Динник, Н.М. Беляев, И.Г. Горячева, Л.А. Галин и другими. Рассмотрена возможность использования разработанных методов для решения прикладной задачи о контакте ролика подвески и трубчатой направляющей конвейера. Обзор представленных работ показал высокий уровень исследований в данной области и интенсивное использование численных методов, в частности метода конечных элементов (МКЭ).

В диссертационной работе для исследования взаимодействия ходового ролика и трубчатой направляющей конвейера применены методика и алгоритмы решения нормальной контактной задачи при использовании основных положений метода сил для массивного тела и оболочки, разработанные профессором В.И. Сакало. Методика позволяет проводить численные исследования контакта тел произвольной геометрии и податливости на основе простого, но достаточно эффективного метода сил, интегрированного с МКЭ. При этом был использован алгоритм построения конечноэлементных схем контактирующих тел, адаптированных к решению контактной задачи взаимодействия пары «ролик-труба».

Анализ состояния вопроса по решению задач контакта массивного тела и оболочки, а также деформирования конвейерной ленты позволил сформулировать следующие задачи исследования:

- разработать методику расчета напряженно-деформированного состояния рабочей ветви конвейерной ленты, позволяющую определить нагрузки в узлах крепления роликовых подвесок к бортам ленты;

- разработать методику расчёта контактных напряжений в паре качения «ходовой ролик-трубчатая направляющая», позволяющую выбрать рациональную конфигурацию ролика и определить минимальную толщину стенки трубы;

- экспериментально определить прочность конструкций роликовых подвесок, а также элементов и узлов их крепления к бортам ленты;

- разработать рекомендации по выбору конструкций несущих узлов конвейера с подвесной лентой - труб, роликовых подвесок и элементов их крепления к бортам ленты;

- изготовить и провести испытания опытно-промышленного образца конвейера с подвесной лентой новой конструкции с различными несущими элементами и узлами.

Вторая глава посвящена исследованию напряженно-деформированного состояния ленты конвейера с целью определения усилий, возникающих в узлах крепления роликовых подвесок к ленте.

Ленту конвейера можно представить в виде замкнутой в кольцо пластины малой жесткости. При движении она претерпевает значительное изменение формы - из желобообразной на линейном участке конвейера становится плоской на барабане, а участок, где это происходит, называется переходным. При работе конвейера лента подвергается нагружению весом насыпного груза, начиная от места загрузки и кончая участком разгрузки у приводного барабана (рис.1).

Поэтому наиболее нагруженным является переходной участок ленты у разгрузочного барабана, где угол наклона подвесок меняется от 45° в начале участка до 0° на барабане. В результате этого напряжения в ленте, а также нагрузки на узлы крепления подвесок к ленте на этом участке значительно возрастают по сравнению с нагрузками на линейном участке. На линейном участке напряженно-деформированное состояние каждого пролета ленты, расположенного между двумя соседними подвесками, одинаково, а на переходных участках оно меняется от пролёта к пролёту.

В связи с вышеизложенным при исследовании целесообразно рассматривать два участка: линейный участок ленты длиной, равной шагу подвесок, и переходной участок у разгрузочного барабана (рис. 2). Условия закрепления ленты с использованием подвесок были учтены путем наложения связей на узлы, расположенные по краям отрезка ленты, с шагом /1 = 1 м, соответствующим шагу расположения подвесок.

Задачу необходимо рассматривать как нелинейную, так как прогиб пластины больше половины ее толщины.

Рис. 2. Расчетная схема подвесной ленты конвейера

Для определения прогибов пластины в нелинейной теории используется дифференциальное уравнение:

гЪАсо „ Э4й> Э4йЛ ^ 22

- + 2—г-—Т- + -

Эх4 Э.г2Эу2 Эу4) 4 Хдх2 у Эг2 41 ЭлЭу' (1)

п Е(Ъ

где и = —1-- % - цилиндрическая жесткость пластины,

12(1-// )

Е,ц - модуль упругости и коэффициент Пуассона материала, (О - прогиб точки, лежащей на средней поверхности пластины, q - интенсивность распределенной нагрузки,

Тх,Ту,8ху - нормальные и сдвигающие силы, действующие в срединной поверхности пластины.

Уравнение (1) представляет собой сумму проекций всех сил. действующих на бесконечно малый элемент пластины, на нормаль к поверхности пластины.

Прямое использование уравнения (1) затруднительно по двум причинам. Наряду с определением величин перемещений а необходимо определить и силы Тх ,Ту,5 „. За счет изменения расстояния между осями трубчатых направляющих ленте придается различная желобчатость и до нагружения она уже является не пластиной, а оболочкой, форма которой неизвестна.

В связи с этим при решении задачи использованы следующие упрощающие предположения;

- малая изгибная жесткость ленты позволяет рассматривать её как мембрану;

- для построения модели ленты использованы простейшие конечные элементы - стержневые, преимущество которых состоит в простоте получения матрицы жесткости.

Изображенный на рис. 2 отрезок конвейерной ленты был представлен расчетной схемой, состоящей из стержневых прямоугольных конечных элементов.

Каждый такой элемент представляет собой статически неопределимую шаряирно-стержневую систему, образованную четырьмя стержнями, расположенными по контуру, и двумя диагональными. Размер стороны квадратного прямоугольного элемента составлял 100 мм. В расчетной схеме было использовано 648 элементов, что позволило получить картину распределения внутренних усилий в рассматриваемом фрагменте ленты с достаточной точностью. Для решения этой задачи была разработана блок-схема по определению в конечном итоге нагрузок в конвейерной ленте.

Вначале производился подбор характеристик стержневого элемента, исходя из различных случаев нагружения, а затем для определения усилий в стержнях использовался метод перемещений, применение которого предполагало последовательное выполнение итераций для каждого узла. В качестве функции цели использовалась норма вектора невязок уравнений равновесия сил, действующих на узел. При процедуре поиска минимума функции применялся метод Хука -

Дживса. Дпя ускорения решения задачи ленте до нагружения задавалась форма. близкая к принимаемой ею под нагрузкой. После

проведения расчетов были получены линии равных погонных

внутренних усилий и значения напряжений в различных точках

переходного участка ленты (рис. 3).

Рис, 3. Области равных внутренних погонных усилий: а) - 7',: б) - 7,

10

Эпюры внутренних погонных усилий Тх,Ту в точках, лежащих на продольных и поперечных координатных линиях, представлены на рис. 4 и 5.

На рис. 4 показано распределение внутренних усилий по оси симметрии ленты от линейного участка до барабана (ось абсцисс). Максимальных значений погонные усилия достигают на участке, прилегающем к разгрузочному барабану (на расстоянии 0,5... 1 м от оси барабана) и составляют 7^—110,8 Н/см и Ту « 93,1 Н/см.

Распределения поперечных усилий для различных сечений ленты представлены на рис. 5. Здесь по оси абсцисс откладывается расстояние от оси симметрии ленты до ее края. Наибольших значений усилия достигают в точках крепления подвески к ленте.

НЬч,

по подвеске между подвесками -х- по подвеске у барабана

Рис. 5. Эпюра усилий Ту в точках поперечного сечения ленты

Рис. 4. Эпюры погонных усилий Тх и Ту в точках, лежащих на оси симметрии ленты

В результате выполненных расчетов получены значения нагрузок в узлах крепления роликовых подвесок на линейном и переходном участках ленты. Наибольшего значения усилие Ту (точка крепления подвески к ленте) достигает непосредственно у барабана. Оно возрастает в 2-3 раза по сравнению с его значением на линейном участке.

Третья глава посвящена исследованию контактных давлений при взаимодействии ходового ролика и трубчатой направляющей конвейера.

Принципиальная новизна конвейера предопределила практически полное отсутствие инженерных методик расчета по несущим узлам его конструкции. Одним из таких несущих узлов является роликовая подвеска. Поэтому важнейшей проблемой подвесного конвейера, требующей первоочередного решения, является проведение анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) в контакте ходового ролика подвески и трубчатой направляющей.

Задача оптимизации профиля катания ролика является сложной. Из всей совокупности параметров, влияющих на работоспособность роликовой подвески, можно выделить наиболее важный параметр - контактные напряжения (давления) в зоне соприкосновения ролика и трубы. Эти давления определяют не только прочность деталей, но и износостойкость открытой пары качения «ролик-труба».

Особенность этой контактной задачи состоит в том, что при её решении нельзя применить предпосылки, принятые Герцем, на основании которых контактирующие тела представляются полупространствами. Трубчатая направляющая не может быть представлена в расчетной схеме полупространством, следовательно, невозможно использовать решение Буссинеска для этой контактной задачи, то есть аналитические методы в данном случае неприменимы.

Таким образом, рассматриваемая задача представляет собой задачу контактирования массивного тела (ролик) и оболочки (труба). Поэтому для ее решения целесообразно применить разработанный алгоритм метода сил с использованием конечноэлементных расчетных схем контактирующих тел (рис. 6).

Рис. 6. Алгоритм решения контактной задачи при взаимодействии пары «ролик - труба»

Метод сил подразумевает применение системы канонических уравнений

вида

Ai l Xi-1 + 4,! + <$,!+/ Xi+1 =

где 8, - внедрение i - го узла; X; - значение силы в г - ом узле, а также следующих допущений: попарное соответствие узлов, лежащих на контактных поверхностях; трение не учитывается; условие непроникновения узлов. При этом необходимо было решить следующие задачи: - выполнить анализ НДС трубчатой направляющей при заданном значении нагрузки на роликовую подвеску;

- исследовать характер изменения параметров контакта при варьировании нагрузки на роликовую подвеску и толщины стенки трубчатой направляющей;

- решить контактную задачу для различных конфигураций ролика.

На первом этапе были определены параметры расчетных схем, используемых при решении контактной задачи для роликовой подвески. Кроме того, при построении схем необходимо было учесть, что размеры пятна контакта малы по сравнению с размерами контактирующих тел. В связи с этим применение алгоритма уточнения результатов расчета является более эффективным методом, чем значительное измельчение сетки в области контакта, которое сильно увеличивает конечноэлементную схему и может привести к существенному замедлению расчета.

В расчетах использовался фрагмент цилиндрической оболочки с диаметром наружной поверхности 76 мм, толщиной стенки 3,2 мм, длиной 0,5 м, защемленный по одному торцу, по другому торцу которого наложены связи, учитывающие её симметрию. Через цилиндрический ролик диаметром 95 мм, расположенный на середине длины трубы, передается вертикальное усилие 3 кН.

Результаты проведенного анализа НДС по толщине трубы в зоне контакта представлены на рис. 7 в виде зависимостей, где по оси абсцисс откладывается координата точки, отсчитанная от точки начального контакта вниз на 3,2 мм (до точки на внутреннем волокне трубы, расположенной под точкой контакта).

О боо-^200--200-

-600" -юоо-

-14001

Ов 700 ^200 -300 -800 -1300 -1800

___-

Г г

0 0.8 1.6 2.4 3.2 У, мм

Оп, юоо-

МПа 750"

500"

250"

о-

/ \

\ "ч

0 0.8 1.6 2.4 3.2 у, мм

0 0.8 1.6 2.4 3,2 }', мм

Рис. 7. Распределение напряжений по толщине стенки трубы

Распределения компонент напряжений (7, (г—направление вдоль образующей трубы) и (Уо (окружное) являются знакопеременными. Максимальные напряжения - сжимающие. Они достигают значений порядка 1700 МПа. Растягивающие напряжения на внутреннем волокне трубы составляют 250 МПа. Максимальные эквивалентные напряжения располагаются под точкой контакта на глубине 0,4 мм.

Дополнительно был выполнен ряд расчетов, связанных с варьированием толщины стенки трубы от 2,0 до 3,2 мм, для максимальной нагрузки Ртах =3 кН. Эти расчеты позволили решить вопрос определения минимальной толщины, исходя из заданных прочностных условий. Такой подбор был произведен из условия равнопрочного состояния в зоне контакта по толщине стенки трубы (равенство максимальных эквивалентных напряжений на наружном и внутреннем кон-

13

турах трубы под точкой контакта). Минимальная толщина стенки трубы составила Л,,,,-,, = 2,92 мм.

При контакте ходового ролика и цилиндрической направляющей величины контактных давлений согласно исследованиям, произведенным выше, соизмеримы с давлениями, возникающими в случае контакта рельса и колеса железнодорожного транспорта. Такие высокие давления вызывают значительный износ контактирующих тел. Значения контактных давлений сильно зависят от конфигурации контактирующих поверхностей. Следовательно, возникает вопрос о подборе наиболее рациональной конфигурации ролика как с точки зрения контактной прочности, так и с учетом условий качения.

В связи с этим произведен сравнительный анализ влияния различных конфигураций роликов на контактную прочность. При использовании алгоритма построения объемных конечноэлементных схем были подготовлены конечноэле-ментные расчетные схемы для различных конструктивных вариантов ходовых роликов. Все расчеты были произведены при нагрузке на ходовой ролик Р = 3 кН и толщине стенки трубчатой направляющей й = 3,2 мм.

Результаты решения нормальной контактной задачи приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты расчета для роликов различных конфигураций_

Тип ролика Форма ролика Ро> МПа а, мм Ь, мм Г7N " пиар ' МПа (T,V ^ maxj-' МПа

Цилиндрический ш 1497,36 1,1 0,9 979,0 820,0

Конический да 1261,93 1,1 0,75 881,9 700,6

Topo образный щ 705,81 0,5 4,5 456,6 424,4

Здесь р0 - максимальное контактное давление, а, Ь — полуоси эллипса пятна контакта: а-по направлению образующей трубы, Ь- в поперечном направле-

IV IV

нии, <?тпХт и <УтаХр - значения эквивалентных расчетных напряжении по четвертой теории предельных напряженных состояний в опасной точке трубы и ролика соответственно.

Из таблицы 1 видно, что напряженное состояние тонкостенной оболочки оказывает существенное влияние на расчетное напряжение в опасной точке. Расчетные напряжения в трубе ниже, чем в ролике.

В результате проведенных научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и производственных испытаний сделан подбор конструкционных материалов открытой пары качения «ходовой ролик - трубчатая направляющая». С учетом условий эксплуатации трубчатые направляющие должны служить 10... 12 лет, а ходовые ролики - 2...3 года, то есть наиболее изнашиваемым элементом конструктивно должен быть ролик, чему и было уделено главное

внимание при подборе материалов пары «рол и к-труба». Исходя из этого, подобрана твёрдость материала ролика по Бринелю I К)... 130 НВ и твёрдость материала трубы 150...210 НВ.

Конструкционными материалами для ходовых роликов могут быть качественные углеродистые и графитизированные стали, а также износостойкие и антифрикционные чугуны. В разработанной таблице по выбору марок легированных сталей для изготовления трубчатых направляющих конвейера отражены механические свойства и свариваемость рекомендуемых материалов.

В заключение главы сформулированы рекомендации по выбору конфигурации роликов и трубчатых направляющих конвейера, исходя из их контактной прочности.

Четвёртая глава содержит результаты экспериментального исследования статической прочности несущих частей конструкции конвейера с подвесной лентой: роликовых подвесок и элементов их крепления к ленте (болты, скобы, гибкие «ленточки»). Описаны программа и методика проведения эксперимента, а также конструкции созданных для этих целей стендов и приспособлений.

Испытаниям на прочность подверглись конструкции двух-, трех- и четы-рехроликовых подвесок с коническими, тороидальными и цилиндрическими роликами. По их результатам с учетом контактных давлений для различных типов роликов (табл. 1) были оптимизированы конструктивные параметры подвесок и определено количество роликов в них для конвейеров разного исполнения. Так. для трубчатых конвейеров рекомендована четырехроликовая подвеска с ци-

__линдрическимв роликами (рис.

8а), для всех остальных -двухроликовая подвеска с коническими роликами как более простая и

ремонтопригодная (рис. 86).

Рис. 8. Роликовые подвески для конвейеров с подвесной лентой: а) - четырехроликовая для трубчатого конвейера; б) - двухроликовая с коническими роликами

Крепление подвески к борту ленты может выполняться двумя способами:

- жёсткое крепление - соединение болтами или зажимами с шипами непосредственно к борту ленты;

- гибкое крепление - соединение подвески к борту ленты посредством гибких элементов, так называемых «ленточек», изготовленных из отрезков резинотканевой ленты (рис. 9).

Серьёзным недостатком жёсткого крепления является то, что в ленте приходится сверлить отверстия под болты или зажимы, а это нарушает корд конвейерной ленты и снижает прочность ее бортов в месте крепления.

15

Рис. 9. Узел гибкого крепления подвески к конвейерной ленте: 1 - подвеска

двухроликовая; 2 - труба; 3 - гибкие элементы крепления; 4 - скоба; 5 -

пластина металлическая; 6 - лента

При креплении же подвески к бортам ленты гибкими «ленточками» они играют роль демпфирующего элемента, снижающего как динамические нагрузки, так и позволяющего подвеске на переходных участках самоустанавливаться параллельно оси трубчатой направляющей, что значительно уменьшает скольжение роликов и соответственно износ этой пары. К тому же крепление скобами не нарушает целостности корда ленты, упрощает процесс монтажа и демонтажа подвесок, что играет немаловажную роль для эксплуатационников при учёте такой характеристики как ремонтопригодность конвейера.

При испытании на прочность этих соединений варьировались количество болтов, скоб и их диаметр, а также другие параметры элементов крепления. Гибкие «ленточки» шириной 65...80 мм и длиной 200...400 мм были выполнены из 2...4 прокладочной отечественной конвейерной ленты общего назначения. Ис-пытывались как отдельные элементы, так и полноразмерные натурные узлы крепления роликовых подвесок к ленте.

Хотя болтовое соединение и выдерживает нагрузки на 20...25 % больше, чем соединение скобами, для применения на практике с точки зрения простоты и технологичности рекомендовано крепление двухроликовой подвески к ленте четырьмя гибкими элементами («ленточками») посредством скоб с коэффициентом запаса прочности не менее 4.

В пятой главе приведена базовая конструктивная схема разработанного специального конвейера с подвесной лентой с учетом сформулированных к нему требований, указаны и обоснованы его основные преимущества:

- отсутствие просыпей груза с рабочей ветви ленты;

- уменьшенная на 20...25 % энергоемкость транспортирования;

- увеличение срока службы ленты в 1,5 ... 2 раза;

- уменьшение пыления и дробления груза при его транспортировке;

- повышение угла наклона конвейера с гладкой лентой до 30.. .35 градусов;

- возможность изгиба конвейера в горизонтальной плоскости;

- надежная работа в реверсивном режиме без переналадки;

- при реконструкции традиционных конвейеров на КПЛ увеличение производительности на 20.. .30 % при сохранении ширины ленты.

Приведены технические характеристики конвейеров с подвесной лентой новой конструкции для транспортирования различных насыпных грузов и охарактеризован краткий опыт их эксплуатации (табл. 2).

Таблица 2.

Технические характеристики конвейеров с подвесной гладкой лентой

- Тип кон в ей ера Параметры Реверсивный Наклонный Конвейер-питатель Трубчатый Круто-наклонный

Производительность, т/ч 300 700 400 60 500

Груз руда окатыши окатыши селитра глина

Скорость ленты, м/с 0,75 1,0 0,85 0,8 1,3

Ширина ленты, мм 1200 1200 1000 800 1000

Тип подвески 2-х и 4-х ро- 2-х 2-х роли- 4-х 2-х ро-

ликовая роликовая ковая роликовая ликовая

Шаг подвесок, мм 1000 1000 700 1000 1000

Длина, м 24,0 56,0 4,0 55,0 30,0

Угол наклона, град. 0 18 0 20 30

Предложены апробированные конструктивные варианты его несущих узлов: роликовых подвесок и элементов крепления их к бортам ленты, трубчатых направляющих, по которым движутся роликовые подвески вместе с лентой. Рассмотрена конструкция амортизирующего устройства в месте загрузки, снижающего нагрузки на подвески в месте поступления груза на ленту.

Приведена разработанная классификация новой конструкции конвейеров с подвесной гладкой лентой на роликовых подвесках.

Выполнен технико-экономический анализ эффективности применения конвейера с подвесной лентой в сравнении с отечественными типовыми ленточными конвейерами на основе ценовых показателей российских предприятий, выпускающих и эксплуатирующих ленточные конвейеры. В приведенном расчёте показано, что при одинаковых условиях эксплуатации удельные затраты на 1 тонну транспортируемого груза для конвейера с подвесной лентой составляют 262,5 рублей, тогда как для типового ленточного конвейера 368,7 рублей, то есть в 1,4 раза больше. Таким образом, эксплуатация конвейера с подвесной лентой оказывается более выгодной для предприятия, так как позволяет сократить эксплуатационные расходы, снизить затраты на транспортировку груза, что в конечном счете приводит к снижению себестоимости выпускаемой продукции.

В общем же случае экономический эффект получается за счёт снижения стоимости ленты при уменьшении её ширины для одинаковой производительности, а также эксплуатационных расходов и металлоёмкости конвейера.

В приложениях приведены варианты конструкции роликовой подвески, узла крепления её к бортам ленты и акты их испытаний, патенты на изобретения и акты приема в эксплуатацию конвейеров с подвесной лентой на предприятиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научная задача, состоящая в обосновании рациональных конструктивных параметров несущих элементов конвейеров с подвесной лентой - трубчатой направляющей, роликовой подвески и узлов её крепления к ленте, что позволит увеличить срок службы этих элементов и повысить надежность этого вида конвейеров при транспортировании грузов.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие основные выводы.

1. Анализ существующих отечественных и зарубежных специальных ленточных конвейеров показал актуальность создания более простой конструкции конвейера с подвесной лентой. С учётом этого и сформулированных требований к нему предложена базовая конструктивная схема нового конвейера и обоснованы его преимущества.

2. Установлено, что значение усилий в точках крепления подвесок к ленте на переходном участке перед разгрузочным барабаном возрастает в 2...3 раза по сравнению с его значением на линейном участке конвейера. Для уменьшения этих усилий рекомендуется устанавливать под лентой перед разгрузочным барабаном 2...4 поддерживающие роликоотторы с шагом 0,5. ..1м.

3. Установлено, что значение контактного давления в паре «ролик- труба» зависит от конфигурации ролика: наименьшее - для торообразного ролика, наибольшее - для цилиндрического ролика, среднее значение - для конического ролика.

4. Рациональными конструкционными материалами для изготовления роликов являются качественные углеродистые и графитизированные стали твердостью 110... 130 НВ, а также износостойкие и антифрикционные чугуны; для трубчатых направляющих - легированные стали твердостью 150...210 НВ, характеризуемые хорошей свариваемостью. При этом толщина стенки трубы должна быть не менее 3 мм.

5. Рациональными вариантами конструкции роликовой подвески являются: основной вариант - двухроликовая подвеска с коническими роликами, а для трубчатого конвейера - четырехроликовая подвеска с цилиндрическими роликами.

6. Установлено, что рациональным узлом крепления роликовых подвесок к бортам ленты из условий прочности, демпфирующей способности и технологичности является узел крепления с четырьмя гибкими ленточными элементами, фиксируемыми посредством скоб; коэффициент запаса прочности элементов крепления должен быть не менее 4.

7. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований в ООО «Конвейер» (г. Брянск) спроектированы и изготовлены 12 конвейеров с подвесной лентой новой конструкции, положительный опыт эксплуатации которых на ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат», ЗАО «Золото Северного Урала», ОАО «Лебединский ГОК», ООО «Бузан-порт», ЗАО «ЧСК», ООО «Полигон-Сервис» и на других предприятиях подтвердил достоверность научных результатов и расчетов.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях.

1. Подопригора Ю.А., Ивченко В.Н., Щупановский В.Ф., Бабай В.Я. Внедрение конвейера с подвесной лентой П Горный журнал. № 5-6. - 1997. - С. 72-75.

2. Сильман Г.И., Давыдов C.B., Ивченко В.Н. Разупрочнение элементов трибо-технической пары трения качения в конвейерах с подвесной лентой // Материа-ловедческие проблемы в машиностроении: Сб. научных трудов. - Брянск: БГИТА, 1998.-С. 60-63.

3. Давыдов C.B., Ивченко В.Н. Разработка и создание износостойких структур и материалов для открытых пар трения качения // Тезисы докладов 54-й науч. конф. проф.-препод. состава в 2-хч. Часть 1,- Брянск: БГТУ, 1998.

4. Подопригора Ю.А., Ивченко В.Н. Конструирование и технологические аспекты создания и эксплуатации ленточных конвейеров с подвесной лентой // Неделя горняка - 99: научный симпозиум. Тезисы докладов и выступлений. - Москва: МГГУ, 1999.

5. Подопригора Ю.А.., Ивченко В.Н., Аверченков В.И. Новый высокоэффективный, экономичный и экологически чистый вид промышленного транспорта -конвейеры с подвесной лентой // Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции: региональная науч.-практ. конф. Тезисы докладов и выступлений в 2-х ч. Часть 1. - Брянск: БИПКРОД999.-С. 34-36.

6. Сакало В.И., Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А. Контакт массивного тела с цилиндрической оболочкой II Динамика и прочность транспортных машин: Сб. научных трудов. - Брянск: БГТУ, 2000. - С. 72-78.

7. Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Давыдов C.B. Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния роликов опоры для различных конструктивных вариантов ролика // Динамика и прочность транспортных машин: Сб. научных трудов. - Брянск: БГТУ, 2000. - С. 87-92.

8. Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Давыдов C.B. Анализ напряженного состояния трубчатой направляющей и опор ленточного конвейера // Динамика и прочность транспортных машин: Сб. научных трудов. - Брянск: БГТУ, 2000.

9. Ивченко В.Н., Дунаев В.П. Методика расчета проектирования конвейера с подвесной лентой // Вестник БГТУ, 2004. - № 1,- С. 138-146.

10. Ивченко В.Н., Давыдов C.B. Новые материалы в конвейерах с подвесной лентой // Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции: Третья региональная науч.-практ. конф. Тезисы докладов и выступлений в 2-х ч. Часть 1. - Брянск: БГТУ, 2001,- С. 12-14.

11. Ивченко В.Н. Подбор материалов опорных роликов подвески в конвейере с подвесной лентой // Состояние и перспективы развития дорожного комплекса: Сб. научных трудов. Вып.З. - Брянск: БГИТА, 2001.- С. 20-24.

12. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Рытов М.Ю. Автоматизация параметрического проектирования конвейеров с подвесной лентой // Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции: Третья региональная науч.-практ. конф. Тез. докл. и выступлений в 2-хч. - Часть1.- Брянск: БГТУ, 2001.- С. 11-12.

13. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Рытов М.Ю. Автоматизация параметрического проектирования типовых изделий // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: Сб. науч. трудов. -Брянск: БГТУ, 2002. - С. 32-40.

14. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Рытов М.Ю. Разработка специализированной САПР на основе системы T-FLEX CAD // САПР и Графика. № 7. - 2002. - С. 49-52.

15. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B., Бабай В.Я. Опыт эксплуатации конвейеров с подвесной лентой // Горный журнал. № 3. - 2003. - С. 66-70.

16. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B., Придвирив В.В. Конвейеры с подвесной лентой (эксплуатация и перспективы развития) // Наукоёмкие технологии. № 1(3). - 2003 - С. 22-24.

17. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Сакало В. И. и др. Под ред. В. И. Аверчен-кова, В.Н. Ивченко. Конвейеры с подвесной лентой // М.: Машиностроение -1,2004.-256 с. Монография.

18. Патент РФ на изобретение № 2156216. Конвейер с подвесной лентой / Бабай В .Я., Ивченко ВЛ„ Подопригора Ю.А. и др. - Опубл. в Б.И. № 26 - 2000.

19. Патент РФ на изобретение № 2170202. Трубчатый конвейер с подвесной лентой / Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Сакало В.И. и др. - Опубл. в Б.И. № 19-2001.

20. Патент РФ на изобретение № 2170203. Конвейер с подвесной лентой / Ивченко В.Н., Подопригора ЮЛ., Сакало В.И. и др. - Опубл. в Б.И. № 19 - 2001.

21. Свидетельство РФ на полезную модель № 34151. Подвеска двухроликовая / Ивченко В.Н.- Опубл. в Б.И. № 33 - 2003.

Подписано в печать 13.01.09г. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Бумага офсетная.

_Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 630_

Издательство Брянского государственного технического университета 241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, БГТУ, тел. (4832) 55-90-49 Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Конструкции специальных ленточных конвейеров для транспортирования насыпных грузов.

1.1.1. Классификация ленточных конвейеров.

1.1.2. Специальные ленточные конвейеры.

1.1.3. Подвесные ленточные конвейеры.

1.2. Обзор и анализ работ, посвященных описанию деформирования конвейерной ленты и решению контактных задач взаимодействия массивного тела и оболочки.

1.2.1. Обзор работ по деформированию конвейерной ленты.

1.2.2. Теоретические основы решения задач контакта двух тел.

1.2.3. Современные методы и приемы решения контактных задач.

1.2.4. К вопросу о построении конечноэлементных моделей контактирующих тел

1.2.5. Анализ эффективности методов с позиций особенности объекта исследования.

1.3. Выводы к первой главе.

1.4. Постановка цели и задач исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТЫ КОНВЕЙЕРА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЕЁ РАСЧЕТА.

2.1. Расчётная схема подвесной ленты конвейера.

2.2. Моделирование конвейерной ленты стержневыми конечными элементами.

2.3. Применение метода итераций для определения перемещений узлов конечноэлементной модели ленты.

2.4. Учёт нагрузки на ленту от насыпного груза и задание граничных условий.

2.5. Разработка методики расчёта напряжённо-деформированного состояния подвесной конвейерной ленты и полученные результаты.

2.6. Выводы ко второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РОЛИКА ПОДВЕСКИ И ТРУБЧАТОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КОНВЕЙЕРА.

3.1. Постановка контактной задачи при взаимодействии ролика и трубчатой направляющей конвейера и разработка алгоритма её решения.

3.2. Построение конечноэлементных расчётных схем контактирующих тел.

3.3. Анализ напряжённо-деформированного состояния ролика и трубчатой направляющей конвейера.19'

3.3.1. Исследование общего напряжённо-деформированного состояния трубчатой направляющей.

3.3.2. Анализ напряжённого состояния в области пятна контакта пары «ролик - труба».

3.3.3. Исследование напряжённо-деформированного состояния стенки трубы и определение её минимальной толщины

3.3.4.Влияние нагрузки на напряжённо-деформированное состояние пары «ролик-труба».

3.4. Выбор конфигурации поверхности катания ролика на основе контактной прочности.

3.4.1. Решение контактной задачи для ролика различной конфигурации и влияние его формы на распределение контактных давлений.

3.4.2.Рекомендации по выбору конфигурации ролика.

3.5. Подбор конструкционных материалов открытой пары трения качения «ролик - трубчатая направляющая».

3.5.1. Исходные требования к материалам пары «ролик-труба» при работе в условиях сухого трения.

3.5.2. Конструкционные материалы, рекомендуемые для изготовления роликов подвески и трубчатых направляющих конвейера.

3.6. Выводы к третьей главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

СТАТИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ.

4.1. Цель, программа и методика проведения экспериментального исследования.

4.2. Проведение испытаний конструкций роликовых подвесок на прочность.99

4.2.1. Описание образцов и приспособлений для проведения испытаний.

4.2.2. Результаты испытаний.

4.3. Испытания узлов крепления роликовой подвески к конвейерной ленте на прочность.

4.3.1. Испытания жёсткого крепления.

4.3.2. Испытания гибкого крепления.

4.4. Выводы к четвертой главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ.

5.1. Новая конструкция конвейера с подвесной лентой для транспортирования насыпных грузов.

5.1.1. Технико-экономические требования к конвейеру.

5.1.2. Базовая конструктивная схема и основные узлы конвейера.

5.1.3. Преимущества конвейера с подвесной лентой, требования к изготовлению и эксплуатации.

5.1.4. Классификация конвейеров с подвесной лентой на роликовых подвесках.

5.2. Промышленные образцы конвейеров с подвесной лентой и опыт их эксплуатации.

5.3. Технико-экономический анализ эффективности применения конвейера с подвесной лентой.

5.3.1.Сравнительный расчёт производительности конвейера с подвесной лентой и типового ленточного конвейера.

5.3.2. Сравнение эксплуатационных затрат конвейера с подвесной лентой и типового ленточного конвейера.

5.4. Выводы к пятой главе.

Ленточные конвейеры являются одним из основных средств непрерывного транспорта на предприятиях горнодобывающей, металлургической, строительной, химической и других отраслей промышленности России. Проблема повышения эффективности и экономичности работы этого вида транспорта требует решения ряда технических задач, от которых в большой степени зависят рост производительности труда и снижение себестоимости продукции горного и других указанных выше производств.

Многолетняя отечественная и зарубежная практика использования традиционных ленточных конвейеров различного назначения, исполнения и типоразмеров показывает, что все без исключения указанные конвейеры имеют существенные недостатки, приводящие к следующим нежелательным явлениям:

- боковое смещение ленты на барабанах и по трассе конвейера, приводящее к просыпям транспортируемого груза, износу и порывам бортов ленты из-за трения о стойки металлоконструкции конвейера, недоиспользованию ленты по ее ширине и другим эксплуатационным проблемам;

- налипание и намерзание на ленту, ролики и барабаны конвейера транспортируемого груза (особенно мелкодисперсной увлажненной массы), резко снижающие эффективность работы конвейера и увеличивающие неустойчивое движение ленты в поперечном направлении;

- вертикальные колебания ленты из-за неизбежного провисания ленты в пролетах между стационарно установленными опорными роликами и повышенное её натяжение с целью уменьшения стрелы провиса, приводящие к усталостному изнашиванию ленты и снижению срока службы этого дорогого элемента конвейера (во многих случаях 20.45 % стоимости всего конвейера);

- достаточно высокое сопротивление движению ленты на стационарно установленных по трассе конвейера опорных роликах, обусловленное провисанием ленты и трением её резиновой обкладки о ролики, приводящее к повышенной энергоёмкости транспортирования груза.

Так, при достаточно высокой квалификации технического персонала и хорошем уровне эксплуатации на одном из лучших в стране горнодобывающих предприятий - ОАО "Лебединский ГОК" (Белгородская область), в многочисленных подразделениях которого работают (в большинстве своем в помещениях, а не на открытом воздухе) традиционные ленточные конвейеры отечественного и зарубежного производства общей протяженностью около 170 км, средний срок службы конвейерных лент едва превышает 2 года, а на некоторых напряженных участках не достигает и 1 года. В результате предприятие каждые 2 года вынуждено приобретать около 200 км конвейерных лент отечественного производства стоимостью от 30 до 70 долларов США за 1 кв. метр и почти столько же конвейерных лент зарубежного производства стоимостью от 50 до 130 долларов США за 1 кв. метр. Срок службы конвейерных роликов также недостаточен, несмотря на все усилия технического персонала.

Указанные выше принципиальные недостатки традиционных ленточных конвейеров, неизбежно приводящие к боковым смещениям и вертикальным колебаниям ленты, обуславливают интенсивное абразивное и усталостное изнашивание ленты и роликов этих конвейеров и не позволяют достичь приемлемого срока их службы. Основной причиной этих негативных процессов является то, что конвейерная лента удерживается в заданном положении исключительно силами трения, непостоянство и трудность управления которыми обусловлены самой природой этого физического явления.

Поперечные смещения лент традиционных ленточных конвейеров оказываются совершенно недопустимыми при транспортировании липких и мерзлых грузов, в частности, вследствие их неравномерного налипания или намерзания на образующие барабанов и роликов, которые в этом случае приобретают веретенообразную форму и децентрируют движущуюся по ним ленту. Кроме того, как показывает практика, в этом случае происходит заштыбовка подконвейерного пространства продуктами очистки ленты, неизбежно приводящая к аварийным простоям, которые при транспортировании указанных грузов в совокупности достигают 25.30 % от общих аварийных простоев конвейеров.

Актуальность

Приведенные выше принципиальные и практически трудноустранимые недостатки традиционных ленточных конвейеров привели к тому, что в последние десятилетия многие горнодобывающие, металлургические и другие предприятия, особенно те, на которых производится открытая разработка полезных ископаемых, стали отказываться от использования ленточных конвейеров, переходя на менее производительный, но гораздо более надежный и работоспособный железнодорожный или автомобильный транспорт, в меньшей степени зависящий от горнотехнических и климатических условий, нежели традиционные ленточные конвейеры. Так, ОАО "Лебединский ГОК" заменил на своих открытых разработках многочисленные конвейерные линии зарубежного и отечественного производства на железнодорожный, а ОАО "Михайловский ГОК" - на автомобильный транспорт. При этом оба предприятия готовы отказаться от использования традиционных ленточных конвейеров и в других производствах (где транспортирование насыпных грузов ведется в закрытых помещениях), но в них для этих целей использовать железнодорожный или автомобильный транспорт невозможно, а другой равноценной замены пока нет.

Таким образом, задача создания специальных видов ленточных конвейеров, которые не обладали бы недостатками ленточных конвейеров обычной конструкции, давно стала важной и актуальной для эксплуатационников и организаций, занимающихся созданием новой экспериментальной техники. В последнее время (1960-2002 гг.) было предложено и частично реализовано на практике большое количество технических решений по созданию специальных конвейеров: ленточно-канатных, ленточно-цепных, крутонаклонных, подвесных и других [13, 24, 38, 41, 51, 52, 67, 68].

В 1994-1996 гг. в ООО «ИПЦ Конвейер» (г. Брянск) коллективом авторов при непосредственном участии соискателя и в содружестве с учёными Брянского государственного технического университета была создана новая конструкция специального ленточного конвейера - конвейера с подвесной лентой [33, 56], являющегося по сути гибридом традиционного ленточного конвейера и рельсового транспорта, свободного от многих вышеперечисленных недостатков ленточных конвейеров обычного типа (рис. 2.1).

В январе 1996 г. на фабрике № 1 обогатительного производства ОАО "Лебединский ГОК" был введен в эксплуатацию опытный образец горизонтального реверсивного конвейера с подвесной лентой новой конструкции, транспортирующий в очень тяжелых условиях железную руду кусковатостью до 320 мм, поступающую на конвейер с высоты 4,5 метра.

В октябре 1998 г. на фабрике окомкования ОАО "ЛГОК" вступил в строй горизонтально-наклонный конвейер с подвесной лентой, транспортирующий окатыши под углом 11 градусов к горизонту.

В феврале 2000 г. на фабрике окомкования ОАО "Оскольский электрометаллургический комбинат" (Белгородская область) введен в эксплуатацию вместо неудовлетворительно работавшего вибрационного питателя производства ФРГ, конвейер-питатель с подвесной лентой. Таким образом, в течение шести лет фактически был проведен полномасштабный опытно-промышленный эксперимент по отработке новой конструкции конвейера с подвесной лентой.

Цель работы

Обоснование рациональных конструктивных параметров несущих элементов конвейеров с подвесной лентой — трубчатой направляющей, роликовой подвески и узлов её крепления к ленте, позволяющих увеличить срок службы этих элементов и повысить надежность конвейеров.

Научные положения диссертации, выносимые на защиту, и их новизна.

1. Метод расчета напряженно-деформированного состояния конвейерной ленты на линейном и переходном участке рабочей ветви, позволяющий определять нагрузки в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты.

2. Метод расчёта контактных напряжений в паре качения «ходовой ролик-трубчатая направляющая», позволяющий выбирать рациональную конфигурацию ролика и минимальную толщину стенки трубы.

3. Установлено, что значение усилий в точках крепления подвесок к ленте на переходном участке перед разгрузочным барабаном возрастает в 2.3 раза по сравнению с его значением на линейном участке конвейера.

4. Установлено, что значение контактного давления в паре «ролик- труба» зависит от конфигурации ролика: наименьшее - для торообразного ролика, наибольшее - для цилиндрического ролика, среднее значение - для конического ролика.

5. Рациональными конструктивными параметрами роликовой подвески в конвейере являются: в основном варианте — установка двух роликов с коническим профилем катания, а для трубчатого конвейера — четырех роликов с цилиндрическим профилем катания.

6. Установлено, что рациональным узлом крепления роликовых подвесок к бортам ленты из условий прочности, демпфирующей способности и технологичности является узел крепления с четырьмя гибкими ленточными элементами, фиксируемыми посредством скоб; коэффициент запаса прочности элементов крепления должен быть не менее 4.

Практическая значимость результатов работы.

1. Разработана методика расчёта нагрузок в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты в зависимости от производительности конвейера, что явилось основой для расчета конструктивных параметров несущих элементов: труб, ходовых роликов и узлов крепления подвесок к ленте.

2. Разработана методика расчёта контактных напряжений в ролике и трубчатой направляющей конвейера, позволившая выбрать рациональную конфигурацию ролика и минимальную толщину стенки трубы.

3. Разработаны рекомендации по применению конструкции роликовой подвески в конвейере и узла крепления роликовых подвесок к бортам ленты с гибкими ленточными элементами.

Обоснованность и достоверность полученных научных выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием апробированных методов теории упругости, программ расчета на ЭВМ методами сил и конечных элементов, а также достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований и положительными результатами эксплуатации 12 конвейеров с подвесной лентой различного исполнения на промышленных предприятиях.

Реализация результатов работы.

1. Разработанные методика расчёта нагрузок в точках крепления роликовых подвесок к бортам ленты в зависимости от производительности конвейера, методика расчёта контактных напряжений в ролике и трубчатой направляющей конвейера, а также рекомендации по применению конструкции роликовой подвески в конвейере и узла крепления роликовых подвесок к бортам ленты с гибкими ленточными элементами использованы в ООО «Конвейер» (г. Брянск), где спроектированы, изготовлены и внедрены на предприятиях 12 конвейеров с подвесной лентой новой конструкции с различными несущими элементами и узлами, новизна которых подтверждена 11 патентами Российской Федерации и 1 свидетельством на полезную модель.

2. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Брянского государственного технического университета в курсе «Машины непрерывного транспорта» для выполнения курсовых и дипломных проектов по новой конструкции конвейера с подвесной лентой.

Методы исследования

В диссертационной работе использованы методы, базирующиеся на анализе современного состояния проблемы и передового производственного опыта, а также на технико-экономической оценке эффективности использования конвейеров с подвесной лентой в реальных условиях горнодобывающих и других предприятий в сопоставлении с типовыми ленточными конвейерами отечественного и зарубежного производства. При исследовании напряженно-деформированного состояния ленты и контактных напряжений в ходовых роликах подвески и трубчатых направляющих использованы методы математического и физического моделирования, теории упругости и матричной алгебры.

В первой главе проведен обзор конструктивных решений специальных ленточных конвейеров: ленточно-канатных, ленточно-цепных, крутонаклонных с прижимной и специальной лентами, подвесных и других. Особое внимание уделено вопросу их конструкции с точки зрения сложности, эксплуатационной надежности и ремонтопригодности.

Выполнен анализ работ, посвященных описанию движения конвейерной ленты, а также проведен обзор известных исследований в области решения контактных задач применительно к задаче контакта массивного тела (ролик подвески) и оболочки (трубчатая направляющая конвейера).

В заключение главы определены задачи исследования.

Во второй главе исследовано напряженно — деформированное состояние ленты на линейном и переходном (у разгрузочного барабана) участках конвейера с целью определения усилий, возникающих в узлах крепления подвесок к ленте. Для этого была разработана методика расчета нагрузок в подвесной ленте конвейера. Расчетная схема ленты была представлена плоской прямоугольной мембраной. Для построения модели ленты были использованы простейшие конечные элементы — стержневые, преимущество которых состоит в простоте получения матрицы жесткости.

Замена ленты стержневыми конечными элементами позволила получить ее расчетную схему в виде статически неопределимой шарнирно - стержневой системы. Для определения усилий в стержнях использовался метод перемещений, применение которого предполагало последовательное выполнение итераций для каждого узла. При процедуре поиска минимума функции применялся метод Хука - Дживса. Для ускорения решения задачи ленте до нагружения задавалась форма, близкая к принимаемой ею под нагрузкой. В результате выполненных расчётов получены значения напряжений в различных точках переходного участка ленты.

В итоге сделаны выводы о нагрузках в узлах крепления роликовых подвесок на линейном и переходном участках ленты.

Третья глава посвящена решению контактной задачи для пары «ролик подвески - трубчатая направляющая» конвейера с подвесной лентой новой конструкции. Проведено полное исследование напряжённо-деформированного состояния (НДС) в роликовой опоре: в зоне пятна контакта, по контуру поперечного сечения и толщине трубы. Определена минимальная толщина стенки трубы, исходя из условия равнопрочного состояния по толщине трубчатой направляющей. Приведены расчетные схемы ходовых роликов различного конструктивного исполнения. Осуществлено решение контактной задачи и полный расчет по МКЭ для каждой формы поверхности катания ролика. Проведен сравнительный анализ НДС роликовых опор в зоне контакта. На основании полученных результатов даны рекомендации по выбору формы поверхности катания ходовых роликов подвески и толщины стенки трубчатой направляющей.

На основе испытаний и исследований сделан подбор конструкционных материалов для изготовления ходовых роликов и трубчатых направляющих конвейера с подвесной лентой.

Четвёртая глава содержит результаты экспериментального исследования статической прочности основных частей новой конструкции конвейера с подвесной лентой: роликовых подвесок и узлов крепления их к ленте.

Описаны программа и методика проведения эксперимента, а также конструкции созданных для этих целей стендов и приспособлений.

В пятой главе рассмотрена базовая конструктивная схема разработанного специального конвейера с подвесной лентой, указаны преимущества и требования к нему. Предложены апробированные конструктивные варианты его основных несущих узлов: роликовых подвесок и элементов крепления их к бортам ленты; трубчатых направляющих, по которым движутся роликовые подвески вместе с лентой. Рассмотрена конструкция амортизирующего устройства в месте загрузки, снижающего нагрузки на подвески при поступлении груза на ленту.

Даны технические характеристики опытно - промышленных образцов конвейеров с подвесной лентой новой конструкции для транспортирования различных насыпных грузов и охарактеризован краткий опыт их эксплуатации.

Приведена разработанная классификация новой конструкции конвейеров с подвесной гладкой лентой на роликовых подвесках.

Выполнен технико-экономический анализ эффективности применения конвейера с подвесной лентой в сравнении с отечественными ленточными конвейерами на основе ценовых показателей российских предприятий, выпускающих и эксплуатирующих ленточные конвейеры.

В заключении сделаны основные выводы по полученным результатам.

4. 4. Выводы к четвертой главе

1. Для применения на практике, исходя из оптимального сочетания различных свойств, можно рекомендовать двухроликовую подвеску с коническими роликами.

2. Крепление гибких элементов («ленточек») к подвеске и конвейерной ленте рекомендуется выполнять стержнями (болтами или скобами) диаметром 4.6 мм. При этом расстояние от отверстия под первый стержень крепления до края «ленточки» и ленты должно быть не менее 20. .30 мм.

3. Для практического использования с точки зрения простоты и технологичности можно рекомендовать вариант крепления подвески к ленте скобами с обеспечением коэффициента запаса прочности К = 4,5.7. При этом крепление «ленточек» к ленте можно производить четырьмя или шестью скобами диаметром 3. .4 мм в зависимости от действующей нагрузки на этот узел.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ КОНВЕЙЕРА С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ

5.1. Новая конструкция конвейера с подвесной лентой для транспортирования насыпных грузов

На основе проведенного анализа конструкций типовых и специальных ленточных конвейеров, а также теоретических и экспериментальных исследований были сформулированы основные требования к новой конструкции конвейера с подвесной лентой. При этом были учтены пожелания технических служб предприятий, длительное время эксплуатирующих ленточные конвейеры: ОАО «Лебединский горно-обогатительный комбинат», ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» (Белгородская обл.), ОАО «Михайловский ГОК» (Курская обл.), ОАО «Бежицкий сталелитейный завод» (г. Брянск) и других.

5.1.1. Технико-экономические требования к конвейеру

1. На конвейере должна применяться обычная гладкая лента, в том числе и отечественного производства.

2. Конвейер должен быть конструктивно проще аналогичных ленточных конвейеров и предусматривать техническую модернизацию существующих типовых ленточных конвейеров в пределах их габаритов.

3. Роликовая подвеска должна быть ремонтопригодной, то есть время её замены не должна превышать 15. .20 минут.

4. Узел крепления подвески к борту конвейерной ленты должен быть прочным и равным сроку службы самой ленты.

5. В месте загрузки конвейера должно быть предусмотрено устройство, снижающее нагрузки на роликовые подвески при поступлении груза на ленту.

6. Натяжное устройство должно быть выполнено по аналогии с существующими устройствами типовых ленточных конвейеров.

7. Изделие должно быть изготовлено с высоким качеством. Особенно это касается роликовой подвески, в том числе в части защиты подшипников качения от пыли, воды и грязи.

8. Стоимость нового конвейера не должна превышать цену типового ленточного конвейера более чем в 1,5 раза.

В результате коллективом авторов в составе Подопригоры Ю.А., Ивченко В.Н., Дунаева В.П. была предложена новая конструктивная схема конвейера с подвесной лентой [33,34], принципиально отличающаяся от существующих конструкций аналогичных конвейеров.

5.1.2. Базовая конструктивная схема и основные узлы конвейера

Разработанный конвейер с подвесной лентой фактически является гибридом обычного ленточного конвейера и рельсового транспорта (рис. 2.1).

Конвейер состоит из сварного металлического става 1, привода 2, натяжного 3 и приводного 4 барабанов. К стойкам металлоконструкции става с помощью кронштейнов 5 крепятся направляющие элементы 6, выполненные в виде замкнутых, расположенных вдоль конвейера труб, расстояние между которыми выбрано таким, чтобы обеспечить требуемую желобчатость ленты на всей длине конвейера. Конвейерная лента 7 с помощью гибких ленточек 8 и узла крепления 9 подвешивается к подвеске 10, основным элементом которой являются ролики 11 с вогнутыми или цилиндрическими поверхностями катания. Ролики катятся по поверхности трубчатой направляющей, обеспечивая плавное перемещение ленты с грузом 12. При этом вблизи барабанов трубчатые направляющие б имеют отгибы в горизонтальной плоскости (переходные участки), позволяющие ленте в местах ее взаимодействия с барабанами принять плоскую форму.

Основными узлами конвейера с подвесной лентой являются: подвеска роликовая, узел крепления роликовой подвески к борту ленты, трубчатые направляющие, натяжное устройство, амортизирующее устройство в месте загрузки.

Подвески могут быть двух- , трёх- и четырёхроликовые. Ролики при этом могут выполняться различной конфигурации: цилиндрической, конической, торообразной, и в нескольких вариантах: на подшипниках качения, скольжения, с полимерным рабочим слоем и другие (приложение 3, рис. 1 - 4).

При выборе количества роликов в подвеске основным критерием её надёжной работоспособности является отсутствие заклинивания направляющей трубы между любыми двумя роликами при движении подвески с учётом эксплуатационного износа поверхности катания роликов.

При заклинивании наблюдается резкое увеличение сопротивления движению, повышенный износ роликов и трубчатых направляющих, а также увеличение в несколько раз нагрузок на конструкцию подвески, вплоть до недопустимого изгиба кронштейна и осей роликов. Этому условию — отсутствие заклинивания — отвечают в порядке первоочерёдности четырёхроликовая подвеска с цилиндрическими роликами и двухроликовая с коническими роликами.

Экспериментальные исследования и практика эксплуатации подтвердила целесообразность применения двухроликовой подвески с коническими роликами [54] из-за простоты конструкции и меньшей себестоимости, а также более прогнозируемого её поведения на всех участках конвейера (рис.5.1).

Крепление подвески к борту резинотканевой конвейерной ленты может выполняться двумя способами (приложение 3, рис. 5 - 9).

1. Жёсткое крепление — соединение болтами или зажимами с шипами непосредственно к борту ленты.

2. Гибкое крепление - соединение подвески к борту ленты посредством гибких элементов, так называемых «ленточек», изготовленных из отрезков резинотканевой ленты. При этом «ленточки» крепятся к подвеске болтами, а к бортам ленты — металлическими круглыми скобами.

Серьёзными недостатками жесткого способа крепления подвески к борту ленты являются следующие:

Рис. 5.1. Подвеска двухроликовая с гибкими элементами крепления: 1 — лента конвейера; 2 - дуга; 3 — подвеска; 4 -гибкий элемент крепления подвески к ленте; 5 - барабан

- в ленте приходится сверлить отверстия под болты или зажимы, чем нарушается корд ленты и снижается прочность ее бортов в месте крепления;

- жёсткое поведение подвесок на переходных участках (перед барабанами), где трубчатые направляющие непараллельны бортам ленты. То есть, при движении подвесок на этих участках оси роликов неперпендикулярны осям трубчатых направляющих, и в результате наблюдается явление качения роликов со скольжением. А конвейерная лента на этих участках проявляет себя как довольно жёсткая пластина, которая ограничивает поворот подвески строго вдоль осей трубчатых направляющих.

При креплении же подвески к бортам ленты гибкими «ленточками» они играют роль демпфирующего элемента, снижающего как динамические нагрузки, так и позволяющего подвеске на переходных участках самоустанавливаться параллельно оси трубчатой направляющей, что значительно уменьшает скольжение роликов и соответственно износ этой пары. К тому же крепление скобами не нарушает целостности корда ленты, упрощает процесс монтажа и демонтажа подвесок, что играет немаловажную роль для эксплуатационников при учёте такой характеристики как ремонтопригодность конвейера.

За основу пути для роликовых подвесок приняты трубы диаметром 76 и 57мм, серийно выпускаемые российскими предприятиями. Достоинства трубчатых направляющих, как пути для движения роликовых подвесок, перед другими профилями (уголок, швеллер, тавр, полузакрытые и другие профили) следующие:

- так как вся наружная поверхность трубчатой направляющей может использоваться в качестве поверхности катания, то это свойство обеспечивает самоустановку роликов подвески в пределах угла её поворота на всех участках конвейера;

- с точки зрения изгибной жёсткости при одних и тех же характеристиках поперечного сечения (площадь, осевой момент инерции и момент сопротивления) труба легче на 30. .45 %, что позволяет уменьшить металлоёмкость конвейера;

- простота стыковки труб круглыми металлическими вставками по внутреннему диаметру, и даже без сварки.

Натяжение ленты производится винтовым или другим известным устройством, при этом удлинение пути трубчатых направляющих осуществляется вставками в зависимости от хода натяжки.

Амортизирующее устройство предназначено для снижения динамических нагрузок на подвески и устанавливается в месте загрузки конвейера под рабочей ветвью ленты (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Амортизирующее устройство в месте загрузки: 1 - лента; 2 - ролик;

3 - винт; 4 - рамка

Оно представляет собой два или четыре типовых конвейерных ролика, установленных на определённом расстоянии в металлической рамке, которая может перемещаться в вертикальном направлении. Лента при этом вместе с подвесками приподнимается и опирается в основном на ролики амортизирующего устройства, тем самым значительно снижая нагрузки на узлы крепления подвески от падающего груза. Причём груз падает на ленту в пролёте между роликами устройства.

5.1.3. Преимущества конвейера с подвесной лентой, требования к

Исходя из конструкции, проведенных исследований и опыта эксплуатации с 1996 года первых промышленных образцов [раздел 5.2], конвейеры с подвесной лентой имеют следующие очевидные преимущества в сравнении с типовыми ленточными конвейерами.

Загрузка

1 2 изготовлению и эксплуатации

1. Отсутствие просыпей груза на всей протяженности рабочей ветви ленты из-за исключения её боковых смещений.

2. Уменьшенная потребность в дорогостоящей ленте за счет: а) более глубокого желоба грузовой ветви ленты; б) более полной загрузки сечения ленты, то есть по производительности конвейер с подвесной лентой, укомплектованный лентой шириной 800 мм соответствует типовому ленточному конвейеру с шириной ленты 1200 мм. По этим причинам при сохранении прежней ширины ленты производительность конвейера с подвесной лентой на 20.30 % превышает производительность типового ленточного конвейера [табл.5.2 и рис.5.9].

3. Срок службы ленты увеличивается в 1,5.2 раза из-за отсутствия: а) боковых смещений ленты, что сохраняет её борта; б) нижних роликов, что исключает износ ими внутренней стороны ленты; в) деформации ("шевеления") транспортируемого груза на ленте, обусловленной периодическими изгибами ленты в пролетах между опорами, что резко снижает усталостные разрушения ленты; г) сопротивления вдавливания роликов в ленту, а также в связи с; многократным уменьшением площадей контактных поверхностей между лентой и опорными элементами конвейера.

4. Уменьшение пыления при транспортировании мелкодисперсных и пылящих материалов (цемента, мела, муки) ввиду отсутствия колебаний движущейся ленты на опорах, а также возможности частичного или полного замыкания ленты в поперечной плоскости, то есть фактически придания ей формы трубы.

5. Уменьшение крошения грузов, при транспортировании которых типовыми ленточными конвейерами снижается их качество.

6. Уменьшенная до 20.25 % энергоемкость транспортирования.

Это связано со значительно меньшим коэффициентом сопротивления движению ленты. Так, при расчёте и работе КПЛ отсутствуют такие известные составляющие общего коэффициента сопротивления XV как сопротивление от деформации груза (40.50% сопротивление от изгиба ленты (10-15% сопротивление от вдавливания роликов в ленту (10. .15%

7. Повышение угла наклона конвейера до 30.35 градусов за счет: а) уменьшения динамических колебаний ленты и лежащего на ней груза из-за отсутствия роликоопор; б) увеличения желобчатости ленты.

8. Возможность изгиба конвейера в горизонтальной плоскости с небольшими (до 20.30 м) радиусами без усложнения конструкции.

9. Надёжная работа конвейера в реверсивном режиме без переналадки ленты, так как возникающие на барабанах поперечные силы, стремящиеся децентрировать ленту, не влияют существенно на движение ленты с подвесками по трубчатым направляющим.

Вместе с тем к конвейеру с подвесной лентой в процессе изготовления, монтажа и эксплуатации предъявляются следующие требования:

- повышенные точность и качество изготовления роликовых подвесок, а также огибающих барабаны дуг.

- монтаж трассы конвейера, особенно стыковка трубчатых направляющих, должен быть произведен очень тщательно и с высокой точностью.

- при работе конвейера на трубчатых направляющих не должны находиться посторонние предметы, за которые могут зацепиться роликовые подвески.

Таким образом, ленточные конвейеры с подвесной лентой являются достойной альтернативой типовым ленточным конвейерам известных конструкций и могут их успешно заменять в самых различных отраслях производства.

5.1.4. Классификация конвейеров с подвесной лентой на роликовых подвесках

Новый конвейер с подвесной лентой (КПЛ) на роликовых подвесках занимает своё определённое место в существующей классификации ленточных конвейеров [32,51,52] и относится к группе специальных конвейеров - тип «Подвесные ленточные конвейеры» (гл. 1). В свою очередь он может выполняться в различных вариантах, то есть разделяется на несколько видов (рис. 5.3) и применяется для транспортирования насыпных, крупнокусковых и штучных грузов в различных отраслях промышленности. Грузонесущий орган этого конвейера может быть выполнен в виде бесконечной плоской, желобчатой или трубчатой ленты.

Рис. 5.3. Виды конвейеров с подвесной лентой на роликовых подвесках Увеличение степени обжатия поперечного сечения ленты сближением точек подвеса ходовых роликов приводит к перераспределению напряжений в системе транспортируемый груз — конвейерная лента, в результате чего расклинивающий эффект сыпучего тела усиливается и создаются предпосылки к дополнительному повышению углов наклона конвейера. Новые конвейеры с подвесной лентой способны транспортировать насыпные грузы при больших углах наклона по криволинейным трассам, что позволяет осуществить бесперегрузочное транспортирование и тем самым сохранить их качество и исключить пылеобразование, возникающее в местах перегрузки с конвейера на конвейер в многозвенных поточно-транспортных системах. Благодаря глубокой форме желоба грузонесущей ленты погонная нагрузка у подвесных ленточных конвейеров больше, чем у типовых ленточных конвейеров, следовательно, при одних и тех же скоростях движения производительность их будет выше. Большинство конструкций подвесных ленточных конвейеров обладает меньшими по сравнению с типовыми ленточными конвейерами сопротивлениями движению грузонесущего органа, следовательно, являются менее энергоёмкими.

Новый конвейер с плоской лентой применяется в основном как короткий питатель длиной 4. 10 м для подачи насыпных грузов на более длинные конвейеры, а также для транспортирования штучных грузов (коробки, мешки).

КПЛ с гладкой лентой глубокой желобчатости используется для транспортирования насыпных грузов при увеличении производительности уже существующих конвейеров и как крутонаклонный конвейер. В последнем случае обеспечивается транспортирование груза под большими углами наклона (30.35 градусов) за счёт повышенного давления груза на ленту. Причем он составляет достойную конкуренцию существующим крутонаклонным конвейерам с очевидными преимуществами: простота конструкции, меньшая металлоёмкость, лучшая ремонтопригодность.

КПЛ с трубчатой лентой применяется для транспортирования насыпных пылящих, ядовитых, коррозирующих и тому подобных грузов. Принцип работы, трубчатых конвейеров, основанный на увеличении давления между грузом и лентой, заключается в том, что непрерывно подаваемый на плоскую часть ленты насыпной груз увлекается ею и обжимается при сворачивании ленты в трубу. При перемещении таких грузов в процессе их технологической обработки, а также при транспортировании на склады, в отвалы и другие места требуется обеспечить изоляцию грузов от окружающей среды. Соблюдение этого требования необходимо для создания нормальных санитарных условий труда для обслуживающего персонала и защиты оборудования от вредного воздействия на него транспортируемого груза. Применение герметизированных конвейеров трубчатого типа позволяет значительно улучшить условия труда, сохранность материала и снизить затраты, связанные с транспортированием пылевидных грузов в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

В конвейерах с цепным тяговым органом подвесная лента выполняет роль только грузонесущего органа. При этом круглозвенные цепи, соединённые с роликовыми подвесками, приводятся в движение концевыми или промежуточными приводами со звездочками. В качестве ходового пути для роликовых подвесок применяются трубы различного диаметра в зависимости от производительности конвейера.

5.2. Промышленные образцы конвейеров с подвесной лентой и опыт их эксплуатации

Изготовленные опытные образцы КПП фактически представляют собой новый модельный ряд машин, которые могут с успехом работать в условиях, когда эксплуатация традиционных ленточных конвейеров сопряжена с большими, техническими и эксплуатационными трудностями [1,2,3,57,58]. С 1996 года при непосредственном участии соискателя, а также Подопригоры Ю.А., Заворотнова

H.Г., Щупановского В.Ф., Бабая В.Я., Курова C.B., Пупанова Л.И., Колмогорцева С.Б., Ромашина В.В., Кондратюка В.В., Шумейко A.B., Михайлова H.H. были изготовлены и пущены в промышленную эксплуатацию:

I. Реверсивный конвейер с подвесной лентой шириной 1200 мм и длиной 24 м для транспортирования железной руды кусковатостью до 320 мм, падающей на ленту с высоты 4,5 м (рис. 5.4).

2. Горизонтально-наклонный конвейер с подвесной лентой [34] шириной 1200 мм и длиной 50 м для транспортирования окатышей (рис. 5.5).

3. Конвейер-питатель с подвесной лентой для транспортирования окатышей (рис.5.6), который по производительности заменил два вибрационных питателя производства Германии на ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат» (г. Старый Оскол Белгородской области). С учётом положительного опыта его эксплуатации в 2002 г. был изготовлен еще один питатель.

4. Трубчатый конвейер с подвесной лентой [79], имеющий сложную, изогнутую в вертикальном и горизонтальном направлениях трассу, предназначенный для транспортирования аммиачной селитры во взрывном цехе ОАО «ЛГОК» (рис. 5.7).

5. Крутонаклонный консольный конвейер с подвесной лентой с углом наклона а равным 30° и длиной 30 м для транспортирования глины, передвигающийся на гусеничном шасси (рис. 5.8) .

Технические характеристики конвейеров приведены в таблице 5.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная научная задача, состоящая в обосновании рациональных конструктивных параметров несущих элементов конвейеров с подвесной лентой - трубчатой направляющей, роликовой подвески и узлов её крепления к ленте, что позволит увеличить срок службы этих элементов и повысить надежность этого вида конвейеров при транспортировании грузов.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие основные выводы.

1. Анализ существующих отечественных и зарубежных специальных ленточных конвейеров показал актуальность создания более простой конструкции конвейера с подвесной лентой. С учётом этого и сформулированных требований к нему предложена базовая конструктивная схема нового конвейера и обоснованы его преимущества.

2. Установлено, что значение усилий в точках крепления подвесок к ленте на переходном участке перед разгрузочным барабаном возрастает в 2.3 раза по сравнению с его значением на линейном участке конвейера. Для уменьшения этих усилий рекомендуется устанавливать под лентой перед разгрузочным барабаном 2. .4 поддерживающие роликоопоры с шагом 0,5. 1 м.

3. Установлено, что значение контактного давления в паре «ролик- труба» зависит от конфигурации ролика: наименьшее — для торообразного ролика, наибольшее - для цилиндрического ролика, среднее значение - для конического ролика.

4. Рациональными конструкционными материалами для изготовления роликов являются качественные углеродистые и графитизированные стали твердостью 110. 130 НВ, а также износостойкие и антифрикционные чугуны; для трубчатых направляющих — легированные стали твердостью 150.210 НВ, характеризуемые хорошей свариваемостью. При этом толщина стенки трубы должна быть не менее 3 мм.

5. Рациональными вариантами конструкции роликовой подвески являются: основной вариант - двухроликовая подвеска с коническими роликами, а для трубчатого конвейера - четырехроликовая подвеска с цилиндрическими роликами.

6. Установлено, что рациональным узлом крепления роликовых подвесок к бортам ленты из условий прочности, демпфирующей способности и технологичности является узел крепления с четырьмя гибкими ленточными элементами, фиксируемыми посредством скоб; коэффициент запаса прочности элементов крепления должен быть не менее 4.

7. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований в ООО «Конвейер» (г. Брянск) спроектированы и изготовлены 12 конвейеров с подвесной лентой новой конструкции, положительный опыт эксплуатации которых на ОАО «Оскольский электрометаллургический комбинат», ЗАО «Золото Северного Урала», ОАО «Лебединский ГОК», ООО «Бузан-порт», ЗАО «ЧСК», ООО «Полигон-Сервис» и на других предприятиях подтвердил достоверность научных результатов и расчетов.

Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались в 2002 — 2004гг. на научных семинарах кафедр «Подъёмно-транспортные машины и оборудование» и «Прикладная механика» Брянского государственного технического университета; кафедры «Автомобили и строительные, дорожные машины» Орловского государственного технического университета; кафедры «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова; на 54-й научной конференции профессорско-преподавательского состава - г. Брянск, БГТУ, 1998г.; на научном симпозиуме, посвященном Неделе горняка, г. Москва, МГГУ, 1999г.; на четвертой венчурной ярмарке инновационных проектов, г. Пермь, 2003г.; на шестой международной выставке «Золото-2004», г. Москва, 2004г.

1. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Рытов М.Ю. Автоматизация параметрического проектирования типовых изделий. Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: Сб. науч. трудов. Брянск, 2002. С. 32 - 40.

2. Аверченков В.И., Ивченко В.Н., Рытов М.Ю. Разработка специализированной САПР на основе системы T-FLEX CAD // САПР и Графика. 2002. - № 7. - С. 49-52.

3. Беляев Н.М. Местные напряжения при сжатии упругих тел. // Инженерные сооружения и строительная механика. Л.: Путь, 1924. - С. 27-108.

4. Беляев Н.М. Применение теории Герца к подсчетам местных напряжений в точке соприкасания колеса и рельса. // Вестник инженеров. 1917. — т. III. - № 12.-С. 281-282.

5. Волотковский B.C., Нохрин Е.Г., Нохрин А.Г. Методика и результаты испытаний новых типов конвейерных лент // Изв. вузов. Горный журнал — 1973.-№6.-С. 98-101.

6. Вольмир А. С. Нелинейная динамика пластин и оболочек. М.: Наука, 1972.432 с.

7. Власенко Ю.Е., Кузьменко В.И., Фень Г.А. Контактная задача для упругопластического многослойного пакета с учетом отставания слоев // Механика твердого тела. 1978. - № 5. - С. 68-73.

8. Горбачев Б.Г., Полунин В.Т., Гуленко Г.Н. Результаты стендовых и промышленных испытаний обкладочных резин и конвейерных лент // Каучук и резина. 1970.- № з. - С. 44-45.

9. Ю.Галкин В. И., Дмитриев В. Г. Критерий работоспособности тканевых конвейерных лент при оценке их надежности // Горный журнал. Известия вузов. 2000. - № 2. - С. 59-62.

10. П.Галин JI.A. Контактные задачи теории упругости. — М.: Гостехиздат, 1953.

11. Глаголев Н.И. Сопротивление перекатыванию цилиндрических тел.// ПММ. — T.IX. вып.4 - 1945.

12. Дьяков В. А., Шахмейстер JI. Г., Дмитриев В. Г. Ленточные конвейеры в горной промышленности. М.: Недра, 1982. - 349с.

13. Давыдов C.B., Ивченко В.Н. Разработка и создание износостойких структур и материалов для открытых пар трения качения. Тез. докл. 54-й науч. конференции проф. преподав, состава в 2-х ч. Ч.1.- Брянск: БГТУ, 1998.

14. Давыдов С. В. Новый тип антифрикционных чугунов. Износостойкость машин: Тезисы докладов научно-технической конференции в 3-х ч. Ч. 2. -Брянск: БИТМ, 1994. С. 34.

15. Дмитриев В. Г. Дифференциальные уравнения движения конвейерной ленты по роликоопорам. Известия вузов.: Горный журнал, - 1973. - № 10 - С. 72-78.

16. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука. - 1970.

17. Демкин Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей. М.: Изд-во АН СССР.-1962.

18. Джонсон K.JI. Контактные напряжения при качении: Пер. с англ. C.B. Пинегин // Машиноведение, 1968. №5. - С. 118-124.

19. Джонсон K.JI. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989. - 509 с.

20. Диалоговая подсистема расчета конструкций с архивом суперэлементов (ДИАРАМА) / Алипов A.B., Гемерлинг Г.А., Кузнецов Б.Е., Купцин Ю.Л., .Медведев В.И. Сб. науч. тр. / Госстрой СССР, ЦНИИпроект. 1983. - Вып. 5 -С. 68-73.

21. Динник А.Н. Удар и сжатие упругих тел.// Известия Киевского политехнического института. 1909. — кн.4.

22. Жуков А. А., Давыдов С. В., Иваненко С. М. и др. Высокосернистый антифрикционный чугун // Литейное производство. 1986. - № 6. - С. 27.

23. Зенков Р. Л. и др. Машины непрерывного транспорта: Учебник для студентов вузов / Р. Л. Зенков, И. И. Ивашков, Л. Н. Колобов 2-е изд., перераб. и доп. — М., Машиностроение, 1987. - 432 с.

24. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1975. - 544 с.26.3енкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. / Под ред. Н.С. Бахвалова. М.: Мир, 1986. - 318 с.

25. Ивченко В.Н., Дунаев В.П. Методика расчета проектирования конвейера с подвесной лентой. Депонирована в ВИНИТИ, инв. № 1216 В 2001. - М. 2001.

26. Ивченко В.Н. Подбор материалов опорных роликов подвески в конвейере с-подвесной лентой. Состояние и перспективы развития дорожного комплекса. Сб. научных трудов. Вып.З. Брянск: БГИТА, 2001.

27. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B., Бабай В.Я. Опыт эксплуатации конвейеров с подвесной лентой // Горный журнал.-2003. №3. - С. 66-70.

28. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B., Придвирив В.В. Конвейеры с подвесной лентой (эксплуатация и перспективы развития) // Журнал «Наукоёмкие технологии», г. Москва 2003. - № 1(3) - С. 22-24.

29. Конвейеры с подвесной лентой. Под общей редакцией В.И. Аверченкова, В.Н. Ивченко. М.: Машиностроение - 1, 2004. — 256 с.

30. Конвейер с подвесной лентой. Бабай В.Я., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А. и др. Патент № 2156216/РФ, МКИ В 65G 15/08, Приор, от 31.08.98г. Опубл. в Б.И.-2000.-№26.-С. 271.

31. Конвейер с подвесной лентой. Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Сакало В.И. и др. Патент № 2170203/РФ, МКИ В 65G 15/08, Приор, от 30.11.99г. Опубл. в Б.И. 2001. - № 19. - С. 238.

32. Кожушко Г. Г. Исследование напряженно-деформированного состояния резинотканевых конвейерных лент в линейной части конвейера. — Известия вузов.: Горный журнал, 1976. -№ 2 - С. 117-126.

33. Кожушко Г. Г., Рогалевич В. В. Применение метода конечных разностей к расчету форм прогиба конвейерных лент. В кн.: Механизация и автоматизация открытых горных работ. Труды ИГД МЧМ СССР. М.: Недра, вып. 16, 1967.-С. 39-44.

34. Корнишин М. С. Нелинейные задачи теории пластин и оболочек и методы их решения. М.: Наука, 1964. 192 с.

35. Конвейеры: Справ./ Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В. К. Дьячков и др. Под общей ред. Ю. А. Пертена. JL: Машиностроение, 1984. - 367 с.

36. Ковальский Б.С. Напряжения на участке местного сжатия при учете сил трения. // Известия АН СССР, 1942.

37. Ковальский Б.С. Расчет деталей на местное сжатие. Харьков: ХВКИУ, 1967.— 222 с.

38. Ленточные конвейеры в горной промышленности / В. К. Дьячков, Л. Г. Шахмейстер, В. Г. Дмитриев и др. Под ред. А. О. Спиваковского. М.: Недра, 1982.-239 с.

39. Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений. / В.А. Постнов, С.А. Дмитриев, Б.К. Елтышев, A.A. Родионов; под ред. В.А. Постнова JL: Судостроение, 1979. - 288 с.

40. Невмержицкая Г.В., Лилеев С.И., Сакало В.И. Программный комплекс расчета на ЭВМ объемных контактных задач. // Отчет по дог. 30/2-СМ. Брянск, БИТМ. - 1990.

41. Новиков С.П. Напряженно-деформированное состояние в области контакта массивных деталей и оболочек: Дис. . канд. техн. наук.-Брянск, 2002. -203 с.

42. Новиков С.П. Программный комплекс «Студия метода конечных элементов» (FEMS) // Тез. докл. 54-й студ. науч. конф. Брянск, 1999. - С. 59.

43. Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Сакало В.И. Анализ напряженно-деформированного состояния в роликовой опоре ленточного конвейера // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 2000. — С. 79 - 86.

44. Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Давыдов C.B. Сравнительный' анализ напряженно-деформированного состояния роликов опоры для различных конструктивных вариантов ролика. // Динамика и прочность, транспортных машин. Брянск, 2000. - С. 87 - 92.

45. Пертен Ю.А.Крутонаклонные конвейеры. Л.: Машиностроение, 1977.- 216с.

46. Полунин В. Т., Гуленко Г. Н. Конвейеры для горных предприятий. М.: Недра, 1978.-311с.

47. Панкратов С. А. Динамика машин для открытых горных и земляных работ. М.: Машиностроение, 1967. 447 с.

48. Подвеска двухроликовая. Ивченко В.Н. Свидетельство на полезную модель № 34151/РФ, МКИ 7 В 65G 15/08, Приор, от 05.08.02г. Опубл. в Б.И. 2003. - № 33.-С. 684.

49. Плешаков Г.И., Гасюков A.C. Экспериментальные исследования усталостной долговечности резинотросовых лент при различных сроках службы // Прочность и долговечность горных, машин. — М., 1973. Вып. 2- С. 103-106.

50. Подопригора Ю.А., Ивченко В.Н., Щупановский В.Ф., Бабай В.Я. Внедрение конвейера с подвесной лентой // Горный журнал.- 1997. № 5-6. - С. 72-75.

51. Подопригора Ю.А., Ивченко В.Н. Конструирование и технологические аспекты создания и эксплуатации ленточных конвейеров с подвесной лентой. Неделя горняка 99. Тезисы докладов. Изд-во МГГУ - г. Москва, 1999.

52. Пакет для прикладных программ автоматизированного проектирования строительных и машиностроительных конструкций "ЛИРА". / Л.Г. Батрак, A.C. Городецкий, В.В. Домащенко, B.C. Карпиловский, Э.З. Криксунов / -Киев: НИИАСС, 1991.

53. Пинегин C.B. О развитии теории контактных напряжений и деформаций в работах советских исследователей // Машиноведение, 1968. № 5. — С. 125-130.

54. Подлеснов Ю.П. Применение метода конечных элементов к решению плоских прикладных контактных задач: Дис. . канд. техн. наук. Брянск, Коломна, 1981.- 189 с.

55. Развитие теории контактных задач в СССР. М.: Наука. - 1976. - 492 с.

56. Розин Л.А. Основы метода конечных элементов в теории упругости. — Л.: Изд-во ЛПИ, 1972.

57. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966.

58. Рыжов Э.В., Сакало В.И., Подлеснов Ю.П. Решение плоских контактных задач с учетом трения релаксационным методом конечных элементов // Механика и физика контактного взаимодействия. Калинин, 1979. - С. 3-14.

59. Сильман Г.И., Давыдов C.B., Ивченко В.Н. Разупрочнение элементовтриботехнической пары трения качения в конвейерах с подвесной лентой. Материаловедческие проблемы в машиностроении / Сб. науч. трудов под ред. Г. И. Сильмана.- Брянск: БГИТА, 1998.

60. Спиваковский А. О., Потапов М. Г., Приседский Г. В. Карьерный конвейерный транспорт. М.: Недра, 1979. — 264с.

61. Спиваковский А. О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие для машиностроительных вузов. — 3-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1983. - 487 с.

62. Спиваковский А. О., Дмитриев В. Г. Теоретические основы расчета ленточных конвейеров. М.: Наука, 1977. 154 с.

63. Смирнов В. К., Шпакунов И. А. Сопротивление движению ленты от шевеления материала при проходе роликов. — В кн.: Горнорудные машины и автоматика. М.: Недра, вып. 2. 1966. - С. 228-235.

64. Свириденок А.И., Чижик С.А., Петроковец М.И. Механика дискретного фрикционного контакта. Минск: «Наука и техника», 1990. - 272 с.

65. Сакало В.И. Решение прикладных контактных задач подвижного состава железных дорог методом конечных элементов: Дис . д-ра техн. наук. -Брянск, БИТМ, 1986. 350 с.

66. Сакало В.И., Новиков С.П., Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А. Контакт массивного тела с цилиндрической оболочкой // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 2000. - С. 72 — 78.

67. Сакало В.И., Неклюдова Г.А. Решение осесимметричных контактных задач МКЭ с использованием релаксационной схемы деформирования // Машиноведение. 1985. - № 3. - С. 81-84.

68. Сакало В.И., Ольшевский A.A., Шевченко К.В. Решение контактных задач качения для трехмерных упругих тел методом конечных элементов. // Динамика и прочность транспортных машин. Брянск, 2000. - С. 152- 163.

69. Сегерлинд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.

70. Сенющенков М.А. Библиографический обзор и каталог на 450 статей и 11 книг из английских изданий в области конечно-элементного анализа за период 1981-1991 гг. Брянск: БГИТА, 1999. - 585с.

71. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. — М.: Мир, 1977.

72. Трубчатый конвейер с подвесной лентой. Ивченко В.Н., Подопригора Ю.А., Сакало В.И. и др. Патент № 2170202/РФ, МКИ В 65G 15/08, Приор, от 07.07.99г. Опубл. в Б.И. 2001.- № 19. - С. 238.

73. Тимошенко С.П., Гудьер Д. Теория упругости. М.: Наука, 1975. - 576 с.

74. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. М.: Наука. - 1972. - 544 с.

75. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 381 с.

76. Шахмейстер JI. Г., Дмитриев В. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. -М.: Машиностроение, 1978. 392 с.

77. Шпакунов И. А. Исследование основных составляющих коэффициента сопротивления движению на длинных горизонтальных ленточных конвейерах.: Дисс. . канд. техн. наук. Днепропетровск, ИГТМ, 1968. — 160 с.

78. Шабров Н. Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. — JL: Машиностроение, 1983. 212 с.

79. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. M.-JL: ГИТТЛ, 1949.

80. Boussinesq J. Application des Potentiels a I'Etude de I'Equilibre et du Mouvement des Solides Elastiques. Paris, Gauthier-Villars, 1885. - P. 92.

81. Bryant M.D., Keer L.M. Rough contact beteen elastically and geometrically identical curved bodies. // J. Appl. Mech., 1982. V. 49. - P. 345-352.

82. Carter F. W. On the Action of Locomotive Driving Wheel. // Proc. Royal Society, 1926.-v.112.-P. 151.

83. Cerruti V. Accademia dei Lincei, Roma. Mem. fis. mat., 1882. - vol. 13. - P. 81.

84. Chan S.K., Tuba I.S. A finite element method for contact problems of solid bodies.-part 1. Theory and validation // International Journal of Mechanical Sciences. 1971. - 13. - P. 615-625.

85. Cottaneo C. Sul Contactto di due corpi elastici ddistribuzione locale degli sforzi., I,II,III,Rendiconti della R. Academia nazionale del linzei, 1938, v.27,ser.6, sem.l,№7, pp.342-348, №9, pp. 434-436, №10, pp. 474-478.

86. Duvaut G., Lions J.-L. Les Inequations en Mecanique et en Physique, Dunod, Paris. XVI, 1972.

87. Francavilla A., Zienkieicz O.C. A note on numerical computation of elastic contact problems. Int. Journal for Num. Meth. In Engineering, V.9,1975,pp.913-924.

88. Fromm H. Berechnung des Schlupfes beim Rollen deformierbaren Scheiben.-ZAMM, 1927, 7.

89. Greenwood J.A., Tripp J.H. The elastic contact of rough spheres. Journal of Applied Mechanics, march, 1967, pp.153-159.

90. Greenwood J.A., Williamson J.B.P. Contact of nominally flat surfaces. Proc. Roy. Soc., 1966, A295, pp. 300-319.

91. Haines J., Ollerton E. Contact stress distributions on elliptical contact surfaces subjected to radial and tangential forces. Proc. Instn. Mech. Engrs,1963, V.177, №4, pp. 95-108.

92. Hamilton G.M., Goodman L.E. The stress field created by a circular sliding, contact. Trans. ASME, ser.E, J. Appl. Mech., V.33, 1966, pp. 371-376.

93. Hertz H. Gesammelte Werke. Bd.l, 1895, Leipzig, pp. 155-196.

94. Johnson K.L. Tangential Tractions and micro-slip in rolling contact.-In: Rolling contact phenomena, ed. Bidell.- New Jork: Elsevier, 1962, pp. 6-25.

95. Johnson K.L., Vermeulen PJ. Contact of nonspherical elastic bodies transmitting tangential forces, Trans. ASME, ser.E, J. Appl. Mech., 1964, 31, pp. 338-340.

96. Joot J.W., Kwak B.M.Analysis and applications of elasto-plastic contact problems considering large deformation. Computers & Structures, V. 24, 1986, №6, pp.953961.

97. Kalker J. J., Chudzikiewich A. Calculation of the evolution of the form of a railway wheel profile through wear // International Series of Numerical Mathematics, p.71-84 — Vol. 101, 1991.

98. Kalker J J. Three-dimensional elastic bodies in rolling contact.-Dorrecht/Boston/London: Kluwer academic Publishers, 1990, 314p.

99. Knothe K., Theiler A. Normal and tangential contact problem with rough surfaces. Proceedings of 2nd mini conf. Contact mechanics and wear of rail/heel system, 1996, pp. 34-43.

100. Mindlin R.D. Compliance of elastic boies in contact. Trans. ASME, ser.E, J. Appl. Mech., 1949,16, pp. 259-268.

101. Oden J.T., Pires E.B. Numerical analysis of certain contact problems in elasticity with non-classical friction laws. Computers & Structures, V.16,1983, pp. 481.

102. Poon S.Y. An experimental study of the shear traction distribution in rolling with spin. Wear, 10, 1967, №1, pp. 61-69.

103. Rothert H., Idelberger H., Jacobi W., Niemann L. On geometrically nonlinear contact problems with friction. Computer methods in applied mechanics and engineering, 51, 1985, pp. 139-155.

104. Show R.D., Pitchen R.G., Modifications to the Suhara-Fukuda method of network generation, IntJ. Num. Meth. In Eng., v. 12, 1978, p.93-99.

105. Torstenfelt R. An automatic incrementation technique for contact problems with friction. Computers $ Structures, vol.19,№3, 1984, pp.393-400.

106. Vijayakar S.M., Busby H.R., Houser .R. Linearization of multibody frictional contact problems. Computers & Structures, V.29, 1988, №4, pp.569-576.

107. Behrens U. Braunkohle Warme und Energie. 1968, № 7.

108. Drobny J. Teoreticke podminky pro zvyseni rychlosti dalkove pasove a jejich experimentalni overeni. UHLI, 1978, V. 26, № 3, pp. 89-93.