автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров канатных ловителей для шахтных конвейеров с подвесной лентой

На правах рукописи

0034«^^

ФЕДОРОВ Федор Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КАНАТНЫХ ЛОВИТЕЛЕЙ ДЛЯ ШАХТНЫХ КОНВЕЙЕРОВ С ПОДВЕСНОЙ ЛЕНТОЙ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ДЕК 2009

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003487313

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Тарасов Ю.Д.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Тимофеев И.П.,

кандидат технических наук

Коровников А.Н.

Ведущее предприятие — ОАО «Гнпронсруд»

Защита диссертации состоится 30 декабря 2009 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд.7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 27 ноября 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В соответствии с правилами безопасности на горных предприятиях все наклонные ленточные конвейеры с углом наклона более б градусов, подъемные, уклонные и бремс-берговые подземные конвейеры, а также ленточные конвейеры поверхностного комплекса шахт и рудников должны быть оборудованы техническими средствами для улавливания лент в случае их обрыва в процессе эксплуатации. Аналогичное требование предъявляется к наклонным ленточным конвейерам на дробильно-сортировочных заводах, обогатительных и агломерационных фабриках горно-металлургической, нерудной и других отраслей промышленности.

Для существующих и разрабатываемых конвейеров с подвесной лентой отсутствуют эффективные конструкции улавливающих устройств. Их недостатки: ограниченная величина тормозного усилия, что связано с увеличением числа ловителей и соответственно увеличением капитальных затрат и эксплуатационных расходов для поддержания их в работоспособном состоянии, и невозможностью обеспечения их синхронного срабатывания; возможность разрыва ленты при одностороннем захвате поперечно смещенной ленты.

Это вызывает снижение надежности улавливания при увеличенных материальных затратах, связанных с установкой и обслуживанием системы улавливающих устройств. Для конвейеров с подвесной лентой эффективные улавливающие устройства отсутствуют, в связи с этим есть необходимость их конструктивной разработки с обоснованием и оптимизацией параметров.

Цель работы заключается в установлении закономерностей формирования тормозного усилия в зависимости от параметров улавливающего устройства канатного типа, продольного и поперечного профиля загруженной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органам ловителя для разработки методики расчета и выбора его параметров, что позволяет повысить надежность срабатывания улавливающих устройств, эффективность и безопасность эксплуатации конвейеров с подвесной лентой на горных предприятиях.

Идея работы заключается в том, что параметры улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой выбираются на основе сравнительного анализа тормозных характеристик при различных сочетаниях поперечного и продольного профилей конвейерной ленты и поперечного профиля рабочего органа улавливающего устройства, различных натяжениях конвейерной ленты и степени ее заполнения транспортируемым грузом в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Выполнить анализ существующих конструкций улавливающих устройств конвейеров и принципов их действия, произвести анализ литературных и патентных источников по данной проблематике.

2. Разработать стенд и методику экспериментального исследования параметров канатного улавливающего устройства.

3. Выполнить экспериментальные исследования канатного улавливающего устройства для установления закономерностей формирования тормозного усилия в зависимости от конструктивных параметров улавливающего устройства, продольного и поперечного профиля конвейерной ленты и ее заполнения транспортируемым грузом.

4. Обосновать компоновочную схему и конструкцию улавливающего устройства с оптимизированными конструктивными параметрами.

5. Уточнить математическую модель системы улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой при использовании ловителей с канатно-петлевым рабочим органом.

6. Разработать методику расчета и выбора параметров улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой.

Методы исследований: В основу проведенных исследований положен системный подход к изучаемому объекту. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий патентно-информационный анализ, анализ существующих конструкций и методик расчета улавливающих устройств,

теоретический анализ с использованием методов классической теоретической механики и экспериментальные исследования на лабораторной модели.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Уточнена математическая модель улавливающего устройства канатно-петлевого типа с установлением аппроксимируемых линейными и экспоненциальными уравнениями функциональных связей между величиной тормозного усилия, обратным смещением ленты при срабатывании ловителя, поперечной и продольной деформацией лотка конвейерной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя, его поперечным профилем в момент захвата ленты и ее натяжением.

2. Экспериментально установлено, что тормозное усилие при максимальной загрузки лотка ленты транспортируемым грузом 250 кг/м, при значениях коэффициента обхвата рабочим органом ловителя лотка ленты от 0,865 до 0,925 и деформации лотка ленты ловителем в вертикальной плоскости от 0 до 100 мм изменяется в пределах от 0,52 кН до 21,55 кН, что свидетельствует об эффективности предлагаемой конструкции ловителя.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей формирования величины тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой с использованием ловителей канатно-петлевого типа, что позволяет оценить величину тормозного пути при затормаживании ленты и минимизировать нагрузки на конвейерную ленту и рабочие органы улавливающего устройства оптимизацией конструктивных параметров улавливающего устройства.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается лабораторными экспериментальными исследованиями на полномасштабном стенде и статистической обработкой экспериментальных данных с использованием стандартных методик.

Практическая значимость работы:

1. Предложена технически эффективная конструктивная схема улавливающего устройства канатного типа для конвейера с подвесной лентой, позволяющая надежно улавливать оборвавшуюся ленту наклонного конвейера с подвесной лентой при минимальном тормозном пути и максимальной величине тормозного усилия.

2. Разработана методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой.

3. Разработан алгоритм и программа на его основе для расчета улавливающего устройства канатного типа, рекомендации по их расстановке по грузонесущей ветви тягово-несущего контура конвейера в зависимости от его продольного профиля и выбору необходимого их количества для конвейеров с подвесной лентой.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:

• на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2006,2007,2008 годах в СПГГИ (ТУ);

• на 5-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», Воркута 11-13 апреля 2007г.;

• на научной конференции «Неделя горняка - 2008», Москва (МГГУ) 28.01.-01.02.2008г.

Личный вклад автора:

• разработана уточненная математическая модель системы улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой;

• предложена технически эффективная конструктивная схема улавливающего устройства канатного типа для конвейера с подвесной лентой, исключающая возможность дополнительного разрыва поперечно смещенной ленты;

• разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой, выполнены экспериментальные исследования на нем;

• установлены закономерности формирования тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой улавливающим устройством канатного типа.

Публикации: По результатам диссертационной работы опубликовано 7 работ, в том числе 4 патента РФ на изобретения. Из них 2 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных «Перечнем ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук» Высшей аттестационной комиссии.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Работа изложена на 112 страницах, содержит 33 иллюстрации, 4 таблицы, список литературы из 98 наименований.

Содержание работы

Во ввсдешш показана актуальность, цель, задачи работы, сформулирована ее идея, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе выполнен обзор литературных источников, проведен анализ общих характеристик современных ленточных конвейеров с подвесной лентой, проведен анализ существующих конструкций улавливающих устройств для ленточных конвейеров, рассмотрены их основные проблемы и направления совершенствования. Сформулирована цель и задачи исследования.

Во второй главе предложена классификация улавливающих устройств, обоснована конструктивная схема улавливающего устройства канатно-петлевого типа, уточнена математическая модель процесса улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой.

В третьей главе приведено описание экспериментального стенда и методики проведения исследований, выполнены исследования параметров канатно-петлевого ловителя для конвейеров с подвесной лентой и определена зависимость тормозного усилия от степени загрузки конвейерной ленты транспортируемым грузом, натяжения ленты, поперечного профиля лотка грузонесущей ветви ленты и поперечного профиля рабочего органа ловителя, проведена обработка экспери-

ментальных данных с рекомендациями по выбору рациональных параметров улавливающего устройства.

В четвертой главе разработаны рекомендации по проектированию улавливающих устройств канатно-петлевого типа для конвейеров с подвесной лентой, разработан алгоритм и описана программа для расчета улавливающего устройства канатного типа, выбора необходимого их количества и расстановке по трассе конвейера доя конвейеров с подвесной лентой.

В заключении даны основные выводы, научные и практические результаты работы.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Уточнена математическая модель улавливающего устройства канатно-петлевого типа с установлением аппроксимируемых линейными и экспоненциальными уравнениями функциональных связей между величиной тормозного усилия, обратным смещением ленты при срабатывании ловителя, поперечной и продольной деформацией лотка конвейерной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя, его поперечным профилем в момент захвата ленты и ее натяжением.

В настоящее время все большее распространение получают конвейеры с подвесной лентой (КсПЛ), которые, имея преимущества, приходят на смену ленточным конвейерам на роликоопорах. По правилам безопасности на горных предприятиях все наклонные ленточные конвейеры с углом наклона более 6 градусов должны быть оборудованы техническими средствами для улавливания лент в случае их обрыва в процессе эксплуатации. В связи с этим возникает проблема улавливания оборвавшейся конвейерной ленты наклонных конвейеров с подвесной лентой, т.к. имеющиеся типы улавливающих устройств для ленточных конвейеров на роликоопорах, ввиду их конструктивных особенностей, невозможно использовать для конвейеров нового образца, а имеющиеся конструкции улавливающих устройств малоэффективны и сложны в обслуживании. Их основные недостатки - малая величина тормозного усилия, невозможность обеспечения их синхронного срабатывания, необходимость использования датчиков обрыва ленты, возможность дополнитель-

ного разрыва ленты при одностороннем захвате поперечно смещенной ленты. В связи с этим есть необходимость в конструктивной разработке с обоснованием и оптимизацией параметров новых улавливающих устройств для конвейеров с подвесной лентой.

1 - плоскость наклонного участка конвейера; 2, 11 - стойки; 3,12 - варианты поперечных связей; 4- кронштейны; 5,10 - направляющие; 6 - транспортируемый груз; 7 - продольная ось;8 - грузонесущая ветвь; 9 - ходовые катки; 16 - минимальный зазор; 13, 18 - точки крепления ловителя; 14-нерабочая ветвь; 15 - постоянный минимальный зазор; 17 - гибкий элемент; 19 - направление движения ленты после обрыва; / - стрела провеса гибкого элемента; Я - стрела провеса грузонесущей ветви Улавливание оборвавшейся конвейерной ленты канатным ловителем достигается тем, что на наклонном конвейере с подвесной лентой, между грузонесущей и нерабочей ветвями ленты размещены гибкие элементы, свободные концы которых закреплены на стойках конвейера (Рис. 1.). После обрыва ленты рабочая ветвь под действием веса самой ленты и веса транспортируемого груза начинает скатываться вниз и вместе с ней относительно точек крепления ловителя под действием силы тяжести начнут проворачиваться гибкие элементы. После входа в контакт с грузонесущей ветвью ленты за счет возникших между ними сил трения гибкие элементы будут продолжать проворачиваться, подпирая грузонесущую ветвь ленты снизу при все увеличивающимися силами трения. Под действием этих сил трения происходит улавливание грузонесущей ветви ленты. Скатывающаяся вниз нерабочая ветвь ленты, которая имеет практически нулевое натяжение, немного провисает. За счет минимального зазора

а

и

Рис. 1. Схема КсПЛ с канатным ловителем

нерабочая ветвь ленты входит в контакт с поперечными связями, по которым она начинает перемещаться, в результате чего также затормаживается. Таким образом происходит улавливание обеих ветвей ленты после ее обрыва.

Процесс улавливания конвейерной ленты при размещении натяжного барабана в хвостовой части конвейера может быть описан следующим дифференциальным уравнением:

Т гр

m\ — -- + YW"+WT(!) = 0, (1)

dt 2 г

где т'к — приведенная масса поступательно движущихся элементов грузовой или холостой ветви, кг; dv — приращение скорости движения ленты, м/с; dt — приращение времени, с; Т — натяжное усилие, постоянно создаваемое тележечным натяжным устройством, приходящееся на один ловитель, Н; £W" — статические сопротивления движению грузовой или холостой ветви при скатывании ленты, Н; Wj(l) — тормозное усилие, создаваемое ловителем, Н; I — текущая координата тормозного пути, м.

Ориентировочное значение Т можно получить, зная натяжное усилие конвейера Тк и прогнозируемое (ожидаемое) число ловителей пл, которые будут установлены на конвейере:

Т = ТкКн/пл,

где К„ — коэффициент, учитывающий неравномерность захвата ленты при ее улавливании несколькими (п„) ловителями, К„> 1.

Начальная приведенная масса для грузовой и холостой ветвей:

т'к = Цд + Чл)-, (2)

т\ = Lqn, (3)

где L — длина участка ленты, улавливаемая одним ловителем, м.

Статические сопротивления движению улавливаемого участка грузовой ветви при скатывании ленты:

]Г W" = gL[(q + дл Xw'cos /3 - sin 0) + q\ w]; (4)

для улавливаемого участка холостой ветви:

10

X W" = glXq„ ыeos J3 - sin P) + q\ w'], (5)

где q, qn, qp - линейная масса груза, ленты и вращающихся частей роликоопор соответственно, кг/м;у5 - угол наклона конвейера, град.

Уравнение, описывающее процесс улавливания оборвавшейся ленты, одинаково для конвейеров, транспортирующих груз как вверх, так и вниз. Характер процесса отличается лишь начальной скоростью движения ленты vo. При работе конвейера на подъем груза в зависимости от типа ловителя может быть v0 = 0 или Vo = -ул; при транспортировании груза вниз v0 = где ул - скорость движения конвейерной ленты при установившемся режиме работы конвейера, м/с.

Решение дифференциального уравнения (1) возможно лишь при известной функции W-¡{1) , для определения которой необходимо выполнить экспериментальные исследования работы ловителей канатного типа.

Рис. 2. Лабораторный стенд. 1, 23 - сменные грузы; 2, 22 - полки; 3, 19 - подвижные обоймы; 4,18 - блоки; 5, 17, 30,32 - отклоняющие блоки; 6 - рама; 7, 16 - гибкий элемент; 8,15 - поперечные балки; 9, 31 - продольные балки; 10 -угломерный прибор; 11 - вертикальные направляющие; 12 - ползун; 13, 33 -разъемные соединения на ползуне; 14 - линейка; 20 - гибкий элемент; 21 -динамометр; 24,25,28,29 - разъемные соединения ленты; 26 - конвейерная лента; 27 - петлевой участок канатного ловителя; 34 - проба груза

Для решения задачи установления закономерностей формирования тормозного усилия, обеспечиваемого единичным канатным ловителем, поперечной деформацией лотка ленты в зоне его взаимодействия с рабочим органом ловителя в зависимости от тормозного пути и поперечного профиля рабочего органа ловителя в момент захвата ленты, были проведены экспериментальные исследования на полномасштабном стенде с шириной конвейерной ленты 800 мм (рис,2, 3).

Методика исследования заключается в следующим. С помощью разъемных соединений 24, 25, 28, 29 продольные балки 9 и 31 закрепляются на поперечинах 8 и 15 таким образом, чтобы поперечный профиль лотка отрезка ленты 26 соответствовал профилю моделируемого ленточного конвейера. Лоток, формированный отрезком ленты 26, заполняют пробой транспортируемого груза 34 в соответствии с загрузкой моделируемого конвейера. На полках 2 и 22 размещают сменные грузы 1 и 23 одинакового веса. При этом вес каждого груза 1, 23 выбирают в соответствии с продольным рабочим натяжением грузонесущей ветви ленты моделируемого наклонного ленточного конвейера. После размещения на полках 2, 22 сменных грузов 1, 23 отрезок ленты 26 принятой длины с пробой транспортируемого груза 34 на нем оказывается размещенным между двумя опорами (отклоняющими блоками 5, 30 и 17, 32), что имитирует соответствующий пролет грузонесущей ветви ленты моделируемого конвейера. Затем концы стального проволочного каната 27, являющегося рабочим органом улавливающего устройства, закрепляются на ползуне 12 путем соответствующего смещения в горизонтальной плоскости по ползуну 12 и фиксации на нем разъемных соединений 13 и 33, а сам ползун 12 смещают относительно вертикальных направляющих 11 рамы 6 таким образом, чтобы петлевой участок, сформированный из стального проволочного каната 27 с зазором охватывал снаружи лоток ленты 26, а нижней своей ча-

Рис. 3. Полномасштаб ный стенд для исследо вания параметров канатных ловителей кон вейеров с подвесной лентой

стью касался отрезка ленты 26 снизу. В зависимости от поставленной задачи экспериментальных исследований петлевой участок стального проволочного каната 27 может перед началом эксперимента размещаться с предварительной деформацией лотка ленты 26 снизу, с фиксацией величины стрелы предварительного прогиба ленты 26 вверх. После этого с помощью привода дополнительный гибкий элемент 20 натягивают с усилием, обеспечивающим смещение отрезка ленты 26 слева направо. При этом одновременно фиксируют величину горизонтального смещения отрезка ленты 26 по линейке 14, отклонение петли стального проволочного каната 27 (на рис. 2. (а) положение канта 27 и измененный продольный профиль отрезка ленты 26 показан штрих - пунктиром) по угломерному прибору 10 и величину натяжения дополнительного гибкого элемента 20 по динамометру 21.

Стенд позволяет в широких пределах изменять сочетания типов конвейерных лент, поперечного профиля лотка ленты и ее предварительного натяжения, при различном заполнении лотка ленты пробой транспортируемого груза, его крупности и углах откоса, имитирующих размещение груза на движущейся конвейерной ленте величине предварительной деформации лотка ленты петлевым участком стального канатного ловителя. Зафиксированные динамометром натяжения дополнительного гибкого элемента моделируются с учетом соответствующих масштабных коэффициентов значения тормозных усилий, развиваемых улавливающим устройством в процессе затормаживания оборвавшейся ленты наклонного конвейера фиксированной длины, а величина смещения отрезка ленты характеризует быстродействие срабатывания ловителя.

Полученные экспериментальным путем показатели, отнесенные к линейной массе отрезка ленты с транспортируемым грузом, являются удельными значениями, которые позволяют обоснованно выбирать параметры единичного улавливающего устройства и необходимое количество этих устройств для установки на наклонном ленточном конвейере с подвесной лентой с заданными длиной, углом наклона, линейной нагрузкой и другими параметрами.

В первой серии экспериментов (рис. 4., рис. 5., рис. 6.) фиксировалась нулевая загрузка конвейерной ленты грузом, т.е. имити-

ровался обрыв и улавливание ленты на наклонном конвейере с подвесной лентой без груза, а так же при линейных массах груза 50 кг/м; 70 кг/м; 75 кг/м. Было установлено, что возрастание массы груза на ленте существенно меняет тормозные показатели, тогда как использование различных сыпучих грузов при одинаковых линейных массах и числа прокладок в ленте от 3 до 6, незначительно сказываются на тормозных показателях. Большинство конвейеров работают с лентами, у которых количество прокладок лежит в этом диапазоне. В итоге применялась лента типа БКНЛ-65 шириной 800 мм. Эксперименты проводились при различных расстояниях между бортами ленты, натяжениях ленты, коэффициентах обхвата ловителем ленты:

Кб =1,1 в,

где 1Ч - длина дуги обхвата ленты канатным ловителем, мм; В - ширина конвейерной ленты, мм.

х,м

Рис. 4. Графики зависимостей тормозного усилия \Ут от смещения ленты х (до срабатывания ловителя) при нулевой загрузки лотка конвейерной ленты грузом. При расстоянии между бортами ленты Ь = 0,65 м (к0д =0,925): 1 -натяжение ленты Б = 75 Н; 2 - Б = 175 Н; 3 - Б = 580 Н; 4 - Б= 830 Н; при Ъ = 0,35 м {ков =0,89): 5 - в = 75 Н; 6 - в = 175 Н; 7 - в = 580 Н; 8 - 8 = 830 Н; при Ь = 0,25 м (ко6 =0,865): 9 - Б = 75 Н; 10 - Б = 175 Н; 11 - Э = 580 Н; 12 -

8 = 830 Н

X, м

Рис. 5. Графики зависимостей тормозного усилия Wt от смещения ленты х

(до срабатывания ловителя) при линейной массе груза 50 кг/м. При расстоянии между бортами ленты b = 0,65 м (&оо-=0,925): 1 - натяжение ленты

S = 75 Н; 2 - S = 175 Н; 3 - S = 580 Н; 4 - S= 830 Н; при b = 0,35 м (коб =0,89): 5 - S = 75 Н; 6 - S = 175 Н; 7 - S = 580 Н; 8 - S = 830 Н; при b = 0,25

х, м

Рис. 6. Графики зависимостей тормозного усилия Wt от смещения ленты х (до срабатывания ловителя) при линейной массе груза 70 кг/м. При расстоянии между бортами ленты b = 0,65 м (коб =0,925): 1 - натяжение ленты S = 75 Н; 2 - S = 175 Н; 3 - S = 580 Н; 4 - S= 830 Н; при b = 0,35 м {кой =0,89): 5 - S = 75 Н; 6 - S = 175 Н; 7 - S = 580 Н; 8 - S = 830 Н

После обработки экспериментальных данных было установлено, что для зависимостей тормозного усилия от смещения ленты (до срабатывания улавливающего устройства) более подходящий является аппроксимация линейной зависимостью вида \Ут=ах+Ь (рис. 4-6), а для зависимостей тормозного усилия от величины деформации лотка ленты в зоне ее взаимодействия с ловителем более достоверной является аппроксимация экспоненциальной зависимостью вида \Ут-аеы' (рис. 7, 8).

Используя представленные на графиках (рис. 4-6, 8) зависимости тормозного усилия, определяем необходимое число канатных улавливающих устройств для конвейеров с подвесной лентой.

Таким образом, подтверждается первое научное положение, которое заключается в уточнении математической модели канатного улавливающего устройства с установлением функциональных связей, аппроксимируемых экспоненциальными (рис. 8) и линейными (рис. 4-6) уравнениями, между величиной тормозного усилия и обратного смещения ленты при срабатывании ловителя и поперечной и продольной деформации лотка конвейерной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя, его поперечным профилем в момент захвата ленты и ее натяжением.

2. Экспериментально установлено, что тормозное усилие при максимальной загрузки лотка ленты транспортируемым грузом 250 кг/м, при значениях коэффициента обхвата рабочим органом ловителя лотка ленты от 0,865 до 0,925 и деформации лотка ленты ловителем в вертикальной плоскости от 0 до 100 мм изменяется в пределах от 0,52 кН до 21,55 кН, что свидетельствует об эффективности предлагаемой конструкции ловителя.

Расчет тормозного усилия конвейерной ленты улавливаемой канатным ловителем производился на исследовательском полномасштабном стенде (рис. 2, рис. 3) при различных параметрах загрузки лотка ленты грузом, расстояниях между бортами конвейерной ленты, коэффициентах обхвата, натяжениях ленты и начальной деформации лотка ленты (рис.7).

Рис. 7. Схема улавливания конвейерной ленты КсПЛ канатным ловителем: 1 - лоток конвейерной ленты; 2 - направляющие; 3 - кронштейны и ходовые катки; 4 - направление движения ленты после обрыва; 5 - стойки; 6 -канатный ловитель; 7 - транспортируемый груз; h - величина деформации лотка ленты канатным ловителем Входе проведенных экспериментов были выявлены зависимости, показанные на графике (рис. 8):

4

23000 ^ 20500 ? 1В000 с 15500 5. 13000 о 10500

о 8000

| 5500 н 3000 500

0 20 40 ВО ВО 100 120

Деформация ленты в вертикальной плоскости h, мм

Рис. 8. Графики зависимостей тормозного усилия Wt от величины деформации (проседания) лотка ленты h в зоне ее взаимодействия с ловителем при расстоянии между бортами ленты b = 650 мм; 1 - при натяжении конвейерной ленты S = 75 Н; 2 - S = 175 Н; 3 - S = 580 Н; 4 - S = 830 Н Согласно выведенным зависимостям можно утверждать, что при максимальной загрузке лотка ленты транспортируемым грузом q = 250 кг/м, при коэффициентах обхвата ловителем ленты от 0,865 до 0,925, деформации лотка ленты ловителем от 0 до 100 мм величина тормозного усилия изменяется в пределах 0,52 кН до 21,55 кН, что позволяет прогнозировать необходимое количество и растановку канат-

ных ловителей по трассе конвейера с подвесной лентой. Таким образом подтверждено второе научное положение, заключающееся в установлении зависимости величин тормозного усилия от деформации лотка ленты канатным ловителем в вертикальной плоскости при различных натяжениях ленты, ширины лотка ленты и коэффициентах обхвата.

На основании закономерностей, рассмотренных в рамках данных научных положений, а также других выводов, освещенных в работе, была предложена методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства канатно-петлевого типа для конвейеров с подвесной лентой. С помощью этой методики можно производить выбор параметров единичного улавливающего устройства и необходимое их количество для установки на наклонном конвейере с подвесной лентой с заданными длиной, углом наклона, линейной нагрузкой и другими параметрами.

На базе предложенной методики была создан алгоритм и написана компьютерная программа, выполняющая автоматизированный расчет основных параметров канатного улавливающего устройства конвейеров с подвесной лентой и их необходимое количество на конвейере по заданным исходным данным.

Использование канатных улавливающих устройств с большим тормозным усилием на наклонных конвейерах с подвесной лентой исключает необходимость установки большого количества ловителей и связанную с этим проблему невозможности их синхронного срабатывания, повторный разрыв конвейерной ленты при ее улавливании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей формирования величины тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой с использованием ловителей канатного типа, позволяющая оценить величину тормозного пути и минимизировать нагрузки на конвейерную ленту и рабочие органы улавливающего устройства, что имеет существенное значение для горной промышленности.

Основные научные результаты и практические рекомендации, заключаются в следующем:

1. Уточнена математическая модель процесса улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой при реализации тормозного усилия с помощью улавливающих устройств канатного типа.

2. Экспериментально установлено, что рабочее значение тормозного усилия, обеспечиваемого ловителем канатного типа, достаточно при минимальном смещении улавливаемой ленты, которое, в свою очередь зависит от соотношения поперечных профилей рабочего органа ловителя и лотка конвейерной ленты, от заполнения лотка ленты транспортируемым грузом и от натяжения улавливаемой ленты в зоне установке ловителя. При этом величина тормозного усилия при ширине лотка ленты от 0,25 м до 0,65 м, коэффициенте обхвата от 0,865 до 0,925, деформации лотка ленты ловителем от 0 до 100 мм и заполнения ленты транспортируемым грузом от 0 до 250 кг/м изменяется в пределах от 0,3 кН до 21,55 кН.

3. Разработана и апробирована методика для проведения стендовых испытаний, на основе которой получены закономерности изменения тормозного усилия от тормозного пути, при различных расстояниях между бортами ленты, натяжениях ленты и степень ее загрузки транспортируемым грузом.

4. Предложена защищенная патентом конструкция улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой, которая с учетом полученных в результате экспериментальных исследований параметров - величин тормозного усилия и закономерностей его реализации, может быть рекомендована не только для использования на конвейерах с подвесной лентой с опиранием ее бортов на стационарные дисковые ролики и ходовые катки, но и для использования на широко применяемых в различных отраслях промышленности ленточных конвейерах с желобчатыми роликовыми опорами.

5. Разработана методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства для наклонных конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами, учитывающая обозначенные в защищаемых научных положениях закономерности.

6. На основе данной методики разработана программа для расчета и анализа основных параметров канатных улавливающих устройств конвейеров с подвесной лентой и их необходимое количество на конвейере с заданными исходными данными.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Федоров Ф.В. Улавливающие устройства для ленточных конвейеров с подвесной лентой / Федоров Ф.В., Тарасов Ю.Д.// Горное оборудование и электромеханика. №6.2008. -С.46-48.

2. Тарасов Ю.Д. Перспективы совершенствования технических средств для улавливания лент уклонных и бремсберговых конвейеров / Тарасов Ю.Д., Федоров Ф.В.// Записки Горного института. С-Пб: СПГГИ, 2008 -Т. 178. -С.95-101.

3. Стенд для исследования параметров ловителей для конвейеров с подвесной лентой. Пат. РФ №2323424 МПК7 Сл01Ь5/00 (2006.01) / Ю.Д. Тарасов, Ф.В. Федоров, патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт, опубликовано: 27.04.2008 Бюл. №12.

4. Наклонный конвейер с подвесной лентой. Пат. РФ №2335442 МПК7 В65в15/08 (2006.01), В65в43/06 (2006.01) / Ю.Д. Тарасов, Ф.В. Федоров, патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт, опубликовано: 10.10.2008 Бюл. №28.

5. Стенд для исследования улавливающих устройств канатного типа для конвейеров с подвесной лентой. Пат. РФ №2350915 МПК7 СЮ1Ь5/04 (2006.01), / Ю.Д. Тарасов, Ф.В. Федоров, патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт, опубликовано: 27.03.2009 Бюл. №9.

6. Стенд исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой. Пат. РФ №2362130 МПК Ш1Ь 5/04 (2006.01), / Ю.Д. Тарасов, Ф.В. Федоров, патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт, опубликовано: 20.07.2009 Бюл. №20.

7. Федоров Ф.В. Технические средства для улавливания оборвавшихся лент наклонных конвейеров / Федоров Ф.В., Тарасов Ю.Д.// 5-я межрегиональная научно-практическая конференция «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», 11-13 апреля 2007 г. Воркута, 2007 -Т.1 -С.115-119.

РИЦ СПГГИ. 23.11.2009. 3.623. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Введение.

1. Анализ существующих конструкций и методик расчета улавливающих устройств.

1.1. Общая характеристика современных конвейеров с подвесной лентой и ленточных конвейеров на роликоопорах.

1.2. Анализ существующих конструкций улавливающих устройств и разработка критериев их сравнительной оценки.

1.3. Анализ существующих методик расчета улавливающих устройств.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. Обоснование типа улавливающего устройства для конвейеров с подвесной лентой.

2.1. Классификация улавливающих устройств.

2.2. Обоснование конструктивной схемы улавливающего устройства канатно-петлевого типа.

2.3. Математическая модель процесса улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой.

2.4. Выводы.

3. Экспериментальные исследования улавливающего устройства конвейерной ленты.

3.1. Разработка методики и стенда для исследования параметров ловителей конвейеров с подвесной лентой.

3.2. Планирование эксперимента.

3.3. Методика обработки экспериментальных данных.

3.4. Определение вида функции, определяющей зависимость тормозного усилия от смещения ленты до срабатывания ловителя.

3.5. Определение вида функции, определяющей зависимость тормозного усилия от степени загрузки лотка ленты транспортируемым грузом.

3.6. Выводы.

4. Разработка рекомендаций по проектированию улавливающих устройств для конвейера с подвесной лентой.

4.1. Методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства.

4.2. Прикладная программа для расчета необходимого количества канатных ловителей на конвейере с заданными исходными данными.

В соответствии с правилами безопасности на горных предприятиях все наклонные ленточные конвейеры с углом наклона более 6 градусов, подъемные, уклонные и бремсберговые подземные конвейеры, а также ленточные конвейеры поверхностного комплекса шахт и рудников должны быть оборудованы техническими средствами для улавливания лент в случае их обрыва в процессе эксплуатации. Аналогичное требование предъявляется к наклонным ленточным конвейерам на дробильно-сортировочных заводах, обогатительных и агломерационных фабриках горно-металлургической, нерудной и других отраслей промышленности.

Для существующих и разрабатываемых конвейеров с подвесной лентой отсутствуют эффективные конструкции улавливающих устройств. Их недостатки: ограниченная величина тормозного усилия, что связано с увеличением числа ловителей и соответственно увеличением капитальных затрат и эксплуатационных расходов для поддержания их в работоспособном состоянии, и невозможностью обеспечения их синхронного срабатывания; возможность разрыва ленты при одностороннем захвате поперечно смещенной ленты.

Это вызывает снижение надежности улавливания при увеличенных материальных затратах, связанных с установкой и обслуживанием системы улавливающих устройств. Для конвейеров с подвесной лентой эффективные улавливающие устройства отсутствуют, в связи с этим есть необходимость их конструктивной разработки с обоснованием и оптимизацией параметров.

Цель работы заключается в установлении закономерностей формирования тормозного усилия в зависимости от параметров улавливающего устройства канатного типа, продольного и поперечного профиля загруженной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органам ловителя для разработки методики расчета и выбора его параметров, что позволяет повысить надежность срабатывания улавливающих устройств, эффективность и безопасность эксплуатации конвейеров с подвесной лентой на горных предприятиях.

Идея работы заключается в том, что параметры улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой выбираются на основе сравнительного анализа тормозных характеристик при различных сочетаниях поперечного и продольного профилей конвейерной ленты и поперечного профиля рабочего органа улавливающего устройства, различных натяжениях конвейерной ленты и степени ее заполнения транспортируемым грузом в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерностей формирования величины тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой с использованием ловителей канатно-петлевого типа, что позволяет оценить величину тормозного пути при затормаживании ленты и минимизировать нагрузки на конвейерную ленту и рабочие органы улавливающего устройства оптимизацией конструктивных параметров улавливающего устройства.

Защищаемые научные положения

1. Уточнена математическая модель улавливающего устройства канатно-петлевого типа с установлением аппроксимируемых линейными и экспоненциальными уравнениями функциональных связей между величиной тормозного усилия, обратным смещением ленты при срабатывании ловителя, поперечной и продольной деформацией лотка конвейерной ленты в зоне ее взаимодействия с рабочим органом ловителя, его поперечным профилем в момент захвата ленты и ее натяжением.

2. Экспериментально установлено, что тормозное усилие при максимальной загрузки лотка ленты транспортируемым грузом 250 кг/м, при значениях коэффициента обхвата рабочим органом ловителя лотка ленты от

0,865 до 0,925 и деформации лотка ленты ловителем в вертикальной плоскости от 0 до 100 мм изменяется в пределах от 0,52 кН до 21,55 кН, что свидетельствует об эффективности предлагаемой конструкции ловителя.

3.6. Выводы

Установлены функциональные связи, аппроксимируемые линейными зависимостями между величиной тормозного усилия и обратного смещения ленты при срабатывании ловителя, из которых видно, что при увеличении линейной массы груза и (или) коэффициента обхвата ловителем ленты, происходит увеличение тормозного усилия и соответственно уменьшение тормозного пути (рис. 3.3 - 3.6).

На рис. 3.17 - 3.19 видно, что при максимальной загрузке ленты транспортируемым грузом (250 кг/м) зависимости тормозных усилий от деформаций ленты при различных параметрах с большей достоверностью аппроксимации имеют экспоненциальный вид.

На основании закономерностей, рассмотренных в рамках 3 главы, была предложена методика расчета и выбора параметров улавливающих устройств канатного типа для конвейеров с подвесной лентой.

4. Рекомендации по проектированию улавливающих устройств для конвейера с подвесной лентой

4.1. Методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства

Ввиду того, что конструкция конвейера с подвесной лентой отличается от конструкции типовых конвейеров на роликоопорах, для новых конвейеров не может быть применена ни одна из стандартных методик расчета [28, 76, 77, 81, 94] без внесения корректировок и поправок, связанных с особенностями схемы подвеса ленты и применяемых для этого узлов. Для конвейеров с подвесной лентой необходимо применять методику расчета описанную в [41].

Далее в работе представлена методика расчета и выбора параметров улавливающих устройств канатного типа.

Разработанные ловители помимо простоты и надежности конструкции, значительного по величине развиваемого ими тормозного момента, возможностью использования не только на уклонных и подъемных конвейерах, но и на бремсберговых конвейерах, обладают и другим важным преимуществом по сравнению с существующими конструкциями улавливающих устройств - универсальностью, то есть возможностью использования ловителей для ленточных конвейеров с различными способами опирания конвейерной ленты. Они могут быть установлены не только на конвейерах с подвесной лентой со стационарными и передвижными (катковыми) опорами [56, 57, 62, 63], но и на широко используемых в настоящее время ленточных конвейерах с желобчатыми роликоопорами различных конструкций [98]. Поэтому представленная ниже методика расчета может быть использована для выбора параметров улавливающих устройств различных типов ленточных конвейеров.

Последовательность расчета и выбора параметров следующая:

1. Определяется расчетная производительность конвейера с подвесной лентой.

Тормозное усилие, развиваемое канатным ловителем, как показали экспериментальные исследования (глава 3), линейно зависит от величины линейной массы размещенного на конвейерной ленте транспортируемого груза, что является дополнительным преимуществом ловителей данного типа, так как чем больше загружена лента транспортируемым грузом, тем больше развиваемое ловителем тормозное усилие. Но так как движущее усилие после обрыва ленты линейно зависит от загрузки ленты транспортируемым грузом, для выбора параметров улавливающих устройств расчетными являются как максимально - так и минимально возможная производительность ленточного конвейера: п QcmKH . jo max jr , 5 о™ (4-1)

Hmm — у у ' КиКм*см гДе <2„,ах и Qmm - максимальная и минимальная возможная производительность ленточного конвейера, т/ч; Оаи - сменная производительность, т; tCM продолжительность смены, ч; Kv - коэффициент машинного времени (Км< 1);

Кн - коэффициент неравномерности подачи транспортируемого груза на конвейер (Кн>1). Его величина зависит от технологической схемы, формирующего ее оборудования и организация производства на данном предприятии.

2. Определяются максимальная и минимальная линейные массы транспортируемого груза (кг/м) на грузонесущей ветви конвейерной ленты при изменении грузопотока:

4 ~ 3,6v 5

I -eSmax . max .

4.2)

4 ~ 3,6v' где v - скорость движения конвейерной ленты при установившемся режиме, м/с.

3. Определяется приведенная масса поступательно движущихся элементов грузонесущей ветви конвейерной ленты по формуле (2.2) и будет иметь вид: где L - длина конвейера, м; q, qJl, qp - линейные массы соответственно транспортируемого груза, ленты и вращающихся частей роликоопор, кг/м; к — коэффициент приведения. Для стационарных опорных устройств подвесных конвейеров и конвейеров с опиранием ленты на желобчатые роликоопоры к< 1, для конвейеров с ходовыми катками к= 1. При максимальном заполнении лотка ленты транспортируемым грузом в формуле (4.3) q=qа при минимальном q=q" (по формуле (4.2)).

4. Определяются статические сопротивления движению грузонесущей ветви ленты при ее улавливании после обрыва, то есть при движении вниз за счет синусоидальной составляющей веса транспортируемого груза по формуле (2.4). Значения q при использовании ловителей канатного типа равны q=q' или q=q" по формуле (4.2), в зависимости от решаемой задачи.

5. Определяется необходимое количество улавливающих устройств канатного типа m = L(q + qjl+qp-k),

4.3)

4.4) где ^W' и - статические сопротивления движению по формуле (2.4), подсчитанные при q=q" и q=q' соответственно; Тк - натяжное усилие, создаваемое натяжным устройством; W\, WT - тормозное усилие, развиваемое ловителем при q=q" и q-q' соответственно. При этом значение \V\ или W, принимается при заданной величине коэффициента обхвата, характеризующего поперечный профиль канатного рабочего органа ловителя и определяющего соотношение между длиной участка рабочего органа ловителя, контактирующего с конвейерной лентой при ее захвате, и шириной конвейерной ленты (формула 3.1). Этот параметр зависит от способа закрепления свободных концов канатного рабочего органа - непосредственно на раме конвейера или на поворотных рычагах, обеспечивающих при их повороте дополнительную деформацию ленты с ее боков в процессе улавливания оборвавшейся ленты.

Определения числа ловителей при минимальной и максимальной линейной нагрузке от веса транспортируемого груза позволит не только обеспечить надежное улавливание оборвавшейся ленты при работе конвейера в указанных режимах, но и обеспечивает необходимый запас суммарного тормозного усилия при максимальном заполнении лотка конвейерной ленты транспортируемым грузом.

6. Определяется время торможения и тормозной путь при улавливании оборвавшейся ленты.

6.1. Дифференциальное уравнение (2.1), описывающие процесс улавливания оборвавшейся конвейерной ленты и указанные выше его параметры, применительно к режиму улавливания с использованием ловителей канатного типа может быть представлено в следующем виде:

1 гр m^-^-+Yjv + nWTil) = (4-5) где dv, dt - приращение скорости движения ленты и времени в процессе улавливания ленты; Тк - натяжение конвейерной ленты, создаваемое натяжным устройством грузового типа и приложенное к ветвям ленты в зоне их набегания и сбегания с натяжного барабана. При использовании натяжного устройства винтового типа Тк=0; п - число принятых к установке ловителей; Wt - тормозное усилие, развиваемое единичным ловителем при максимальной линейной нагрузке, на конвейерную ленту, при q=q' (4.2). Значение WT принимается также как и W't с учетом способа закрепления рабочего органа ловителя на раме конвейера (непосредственно или с помощью поворотных рычагов); ^JV - статические сопротивления движению ленты, определенные при q=q', то есть при максимально возможной загрузке лотка конвейерной ленты транспортируемым грузом.

При этом необходимо отметить, что в отличии от ловителей других типов ловитель канатного типа, как показали выполненные экспериментальные исследования, срабатывает практически мгновенно, так как процесс нарастания величины тормозного усилия до его максимального значения происходит при смещении ленты на величину не более 50 - 500 мм. Поэтому расчетное значение тормозного усилия Wt может быть принято постоянной величиной, то есть срабатывание ловителя можно считать практически мгновенным.

6.2. Начальная скорость движения ленты при ее скатывании вниз после обрыва зависит от направления движения транспортируемого груза при нормальной работе конвейера (подъемный, уклонный или бремсберговый конвейеры) и величины обратного хода (для подъемных и уклонных конвейеров) или величины смещения ленты в прежнем направлении (для бремсберговых конвейеров) до момента срабатывания ловителя.

Величина смещения ленты Lo при ее скатывании после обрыва определяется расчетной величиной h проседания нагруженной ленты в пролете между опорными устройствами и ее провисания с обоих сторон от рабочего органа канатного ловителя.

L0 = л//2 +4/Z2 -М, (4.6) где I - расстояние между опорными устройствами для конвейерной ленты; Я -коэффициент, учитывающий провисание ленты между опорными устройствами при движении ленты после обрыва.

Начальная скорость движения ленты находится из дифференциального уравнения f-f-I>" = 0. (4-7) где ^W" - движущие усилие, определяемое из уравнения аналогичного (2.4), но не в режиме затормаживания, а в режиме ускорения движения конвейерной ленты под действием синусоидальной составляющей веса транспортируемого груза и самой ленты: W"= gl\{q + )(sin f}-w cos /?) - qPW]. (4.8) dx

С учетом того, что dt - — 5 где dx - приращение пути, a v - мгновенная скорость движения ленты, уравнение (4.7) приводим к виду: v0 гр А) т т J'vdv = ■+ £IV") fdx (4.9) или

Vo. Jт ]vdv = {-^ + YW") ]dx (4Л0)

2 о

Уравнение (4.9) описывает этот процесс для конвейеров подъемных и уклонных, а уравнение (4.10) - для бремсберговых конвейеров.

После интегрирования уравнений (4.9) и (4.10) "по частям", найдем начальные скорости движения ленты перед ее улавливанием для подъемных и уклонных конвейеров:

4.11) а также для бремсберговых конвейеров vo Jv]+^(2 (4.12)

V m

6.3. Время торможения fx находится из дифференциального уравнения (4.5) после его интегрирования "по частям":

О rp h т \dv = (r^-^W-nWj.) \dt ? откуда получаем mv0 tT=-а- (4.13)

6.4. Тормозной путь /х находится также из уравнения (4.5) после его интегрирования с заменой приращения dt на dx/v:

О j /; гр <Г т jWv = (— -^W-nWT)^dx откуда wv0

7. Выбирается диаметр стального проволочного каната, формирующего рабочий орган ловителя.

7.1. Определяется натяжение каната Т при улавливании оборвавшейся конвейерной ленты по формуле W

Т= ■ , Лл. , (4.15) sin(a + Р) sin q> где а - угол отклонения от вертикали канатно-петлевого рабочего органа при улавливании конвейерной ленты; (р - угол наклона к горизонту ветвей канатно-петлевого рабочего органа в зоне закрепления его концов на раме конвейера; Р - угол наклона конвейера.

7.2. Определяется необходимое разрывное усилие каната

Spa3=T-C, (4.16) где С - коэффициент запаса.

7.3. Выбирается диаметр каната по формуле

-Шк- (4Л7) где К3 - коэффициент, учитывающий степень заполнения площади поперечного сечения каната, сталью (К3<1); К„ - коэффициент, учитывающий неравномерность нагружения формообразующих элементов стального проволочного каната; сгпч - предел прочности на разрыв стали, из которой изготовлены формообразующие элементы, Па; Spa3 - разрывное усилие каната, Н.

4.2. Прикладная программа для расчета необходимого количества канатных ловителей на конвейере с заданными исходными данными

В ходе подготовки диссертационной работы за основу прикладной программы была взята ранее написанная на кафедре горных транспортных машин СПГГИ (ТУ) программа по расчету конвейера с подвесной лентой [41]. Данная программа имеет открытую структуру, поэтому в нее отдельным модулем был добавлен программный код позволяющий рассчитать необходимое количество улавливающих устройств канатного типа для конвейера с подвесной лентой.

В качестве исходных данных в программе указываются следующие: тип конвейера - с подвесной лентой; производительность в т/ч или м3/ч, а также присутствует возможность определения расчетной производительности по заданной ширине ленты; параметры груза - плотность в т/м3, угол откоса в движении в градусах; ширина ленты конвейера в мм; скорость движения ленты и коэффициент обхвата ленты ловителем. Интерфейс программы показан на рисунке 4. i.

После ввода этих исходных данных, в программе производится компоновка схемы конвейера, в расчет включаются все составляющие его узлы - приводная станция, линейные секции, загрузочное устройство, натяжная станция, канатные улавливающие устройства и т.д. Каждый из элементов обладает свойствами, необходимыми для расчета, которые можно изменять в широких пределах. lрасчетатсхнико-эисплуатаиионных параметров конвейера

Параметры конвейера Тит конвейера Ленточный

Конвейер с подвесной лентой

Производ ительностъ. 1 Обеспечить [ада |т/ч Р Определить

Параметры конвейера Элементы конвейера

3 пвмекг Параметры Описан""

Приводная станция 1 барабан Футерованный гладкий Суммарный угол о. Привод»

Переходная линейная 2 м. О градусов вверх. 90£->0птх Участок

Линейная часть 100 м, О градусов вверх Пи-вйш

Переходная линейная 2 м. 0 градус» веерх. 0птХ->90Х Участок .

Параметры груза Л лотность, т/мЗ [i

Угол откоса в двж градус <24

Ширина конвейера i800 мм

Скорость движения

Задать р -; м/с

С Подобрать по ходу расчета

Назначение конвейера

Задаваемый пользователе»!! С Забойный <" Сборочный Уклонный С Бремсберговый С Магистральный ( Отвальный Имеет гкадвесжро ленту Параметры канатного ловителя

Линейная часть Сдвинуть веерх гю списку Сдвинуть вчи по списку

Удалить элемент

Создать новый элемент Редактировать элемент

Линейная часть ленточного конвейера

Длина участка 100 метров

Наклон участка 0 градусов веерх

Удельное сопротивление движению 0.03

Тип опор груженой ветвиПоявесная

Ширина между точкам* подвески Оптимальное (опреде/

Pwrrrtouu* MMM1U t ПО uwff"» >

XJ

100 Длина участка (горизонталь), м О Количество канатным ловителей, шг

О Наклон участка, градусы

Опора подвесная

0 Ширина мезду точками подвески. %

1 00 Paccrcuwe ме»йу ролшоогорами. м

Коэффициент обхвата

0.925

Рис, 4.1. Программа расчета необходимого количества канатных ловителей

После того, как будут введены или скорректированы все необходимые исходные данные и будет скомпонована схема конвейера, производится расчет конвейера и необходимого числа улавливающих устройств канатного типа.

Заключение

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей формирования величины тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой с использованием ловителей канатного типа, позволяющая оценить величину тормозного пути и минимизировать нагрузки на конвейерную ленту и рабочие органы улавливающего устройства, что имеет существенное значение для горной промышленности.

Основные научные результаты и практические рекомендации, заключаются в следующем:

1. Уточнена математическая модель процесса улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой при реализации тормозного усилия с помощью улавливающих устройств канатного типа.

2. Разработана и апробирована методика для проведения стендовых испытаний, на основе которой получены закономерности изменения тормозного усилия от тормозного пути, при различных расстояниях между бортами ленты, натяжениях ленты и степень ее загрузки транспортируемым грузом.

3. Экспериментально установлено, что рабочее значение тормозного усилия, обеспечиваемого ловителем канатного типа, достаточно при минимальном смещении улавливаемой ленты, которое, в свою очередь зависит от соотношения поперечных профилей рабочего органа ловителя и лотка конвейерной ленты, от заполнения лотка ленты транспортируемым грузом и от натяжения улавливаемой ленты в зоне установке ловителя. При этом величина тормозного усилия при ширине лотка ленты от 0,25 м до 0,65 м, коэффициенте обхвата от 0,865 до 0,925, деформации лотка ленты ловителем от 0 до 100 мм и заполнения ленты транспортируемым грузом от 0 до 250 кг/м изменяется в пределах от 0,3 кН до 21,55 кН.

4. Предложена защищенная патентом конструкция улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой, которая с учетом полученных в результате экспериментальных исследований параметров — величин тормозного усилия и закономерностей его реализации, может быть рекомендована не только для использования на конвейерах с подвесной лентой с опиранием ее бортов на стационарные дисковые ролики и ходовые катки, но и для использования на широко применяемых в различных отраслях промышленности ленточных конвейерах с желобчатыми роликовыми опорами.

5. Разработана методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства для наклонных конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами, учитывающая обозначенные в защищаемых научных положениях закономерности.

6. На основе данной методики разработана программа для расчета и анализа основных параметров канатных улавливающих устройств конвейеров с подвесной лентой и их необходимое количество на конвейере с заданными исходными данными.

1. Аверченков В.И., Давыдов С.В., Дунаев В.П., Ивченко В.Н., Куров С.В., Рытов М.Ю., Сакало В.И. Конвейеры с подвесной лентой. М: Машиностроение 1, 2004. - 256 с.

2. Айвазян С.А. Статистическое исследование зависимостей (применение методов корреляционного и регрессионного анализов к обработке результатов эксперимента). М: Металлургия, 1968 — 228 с.

3. Александров М.П. Тормоза подъемно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1976. 383 с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя, т. 2. М.: «Машиностроение», 1982 г.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора — машиностроителя, т. 3. М.: «Машиностроение», 1982 г.

6. Васильев К.А., Николаев А.К., Сазонов К. Г. Транспортные машины и грузоподъемное оборудование обогатительных фабрик. С.-Пб.: "НАУКА", 2006 г. 359 с.

7. Васильев К.А., Николаев А.К. Транспортные машины. Учебное пособие. С.-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт, 2003 г.

8. Васильев К.А., Хачатрян С.А. Эффективность применения многоприводных ленточных конвейеров в условиях угольных шахт // Горные машины и автоматика. 2002. — № 11. - С. 31 - 34

9. Васильев К.А. Эксплуатационные расчёты ленточных конвейеров. Учебное пособие. С.-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт, 2001 г.

10. Васильев М.В., Волотковский B.C., Кармаев Г. Д. Конвейеры большой протяженности на открытых работах. М.: Недра, 1977. 177 с.

11. Васильев Н.В. Проектирование и расчеты транспортных устройств и складов обогатительных фабрик. М: Недра, 1965 277 с.

12. Власов К.П. Методы научных исследований и организации эксперимента. Учебное пособие. С-Пб: Санкт-Петербургский горный институт, 2001 116 с.

13. Волотковский B.C., Нохрин Е.Г., Герасимова М.Ф. Износ и долговечность конвейерных лент. М: Недра, 1976. — 175 с.

14. Галактионов Б.Г. Новое в конструировании ленточных конвейеров в горной промышленности. М: 1989. 60 с.

15. Гольцман Ф.М. Физический эксперимент и статистические выводы. Л.: ЛГУ, 1982.- 193 с.

16. Гребенщиков А. Л., Паламарчук Н.В. Канатно-ленточные конвейеры.//Горная промышленность. 2006. - №4 - С.27-29.

17. Гридчин B.C., Чубаров Л.А. Опыт эксплуатации трудногорючих конвейерных лент и метод их стыковки. // Горные машины и автоматика. -2002.-№ 8.-С. 31-35.

18. Гридчин B.C., Шаталов В.Ф. Повышение эффективности использования ленточных конвейеров на шахтах. // Горные машины и автоматика. -2002.-№8.-С. 29-31.

19. Длин A.M. Математическая статистика в технике. М: «Советская наука», 1958-466 с.

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

21. Донченко А.С., Донченко В.А., Соснин А.А. Справочник механика рудной станции. М: Недра, 1991 367 с.

22. Дрейпер Н, Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М: Статистика, 1973-392 с.

23. Дьячков В.А. Современные конструкции узлов ленточных конвейеров. М:НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1978. 47 с.

24. Дьяков В.А., Шахмейстер JI. Г., Дмитриев В. Г. Ленточные конвейеры в горной промышленности. М.: «Недра», 1982 г. — 349 с.

25. Зажигаев А.А., Кишьян А.А., Романиков Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента. М: Атомиздат, 1978 -232 с.

26. Захаров А.Ю. Конвейер нового поколения для транспортирования крупнокусковой горной массы. // Горные машины и автоматика. 2003. -№ 12.-С. 34-36

27. Зеленский О. В., Петров А. С. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. М.: «Недра», 1986 г.

28. Зенков Р. Л., Гнутов А. Н., Дьячков В. К. и др. Конвейеры. Справочник. Л.: «Машиностроение», 1984 г.

29. Ивченко В.Н., Давыдов С.В., Куров С.В. Беспросыпные ленточные конвейеры нового поколения с подвесной лентой. // Горные машины и автоматика. 2004. - № 7. - С. 27-29.

30. Ивченко В.Н., Давыдов С.В., Куров С.В. Конвейеры с подвесной лентой // Журнал «Наукоёмкие технологии», г. Москва 2003. - № 1(3) - С. 22.

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

32. Ивченко В.Н., Куров С.В. Беспросыпные ленточные конвейеры. // Горная промышленность. 2005. - № 4. - С. 27 — 29.

33. Кесслер Ф. Исследование напряжений в конвейерной ленте между натяжным барабаном и роликоопорой. // Горные машины и автоматика. -2004.-№2.-С. 27-29.

34. Котов М.А., Кост Г.К., Григорьев Ю.И. Зарубежные подземные ленточные конвейеры. М.: ЦНИЭИУголь, 1973 г. 253 с.

35. Кожушко Г. Г. Исследование напряженно — деформированного состояния резинотканевых конвейерных лент в линейной части конвейера. Известия вузов.: Горный журнал, - 1976. — № 2 — С. 1 17 — 126.

36. 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.

37. Конвейерный транспорт: ленты, ролики, эксплуатация 4 - я Международная научно - практическая конференция. // Горная промышленность. - 2004. - № 3. - С. 27 — 29.

38. Криница Г.Н., Сорочинская Н.П. Прогрессивная схема транспортирования отходов обогощения с использованием конвейера с трубчатой лентой.// Изобретения и нововведения для угольной промышленности. 1996. - №3. - С.40-42.

39. Кулешов А.А., Тарасов Ю.Д., Васильев К.А., Докукин В.П., Николаев А.К. Проблемы шахтного и карьерного транспорта на современном этапе и пути их решения. // Горные машины и автоматика. 2004. - № 2. - С. 23.

40. Лунев Д.Е. Обоснование рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой для предприятий горной промышленности. Диссерт. на соиск. уч. степени кандидата технических наук., С-Пб., 2007 г.

41. Максенков И.С. Технические новшества на конвейерном транспорте / И. С. Максенков, В. А. Ольхина // Изобретения и нововведения для угольной промышленности. 1995. — N 4. — С.33 — 34.

42. Мягков С. Д. Деформированное состояние движущейся конвейерной ленты между роликоопорами. В кн.: Шахтный и карьерный транспорт, № 1. М.:Недра, 1974. - С. 120 - 123.

43. Пат. 2182880 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, Конвейер с подвесной лентой / Ю. Д. Тарасов, заявитель и патентообладатель Санкт Петербургский государственный горный институт. — №2001100594/03; заявл. 09.01.01; опубл. 27.05.02. - 8 е.: 4 ил.

44. Пат. 2228894 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, Конвейер с подвесной лентой / Ю. Д. Тарасов, заявитель Санкт — Петербургский государственный горный институт. №2002130418/03; заявл. 09.01.01; опубл. 20.05.04. - 8 е.: 5 ил.

45. Пат. 2232117 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, B65G15/60 Конвейер с подвесной лентой / Вершинин А.В., Куркин С.А., Селинов

46. В.И. Заявитель и патентообладатель Селинов Владимир Игоревич. — №2002133982/03; заявл. 17.12.2002; опубл. 10.07.2004. 7 е.: 4 ил.

47. Пат. 2289537 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, B65G15/60. Ленточный конвейер с подвесной лентой и ходовыми катками. / Лунев Д.Е., Тарасов Ю.Д. заявитель и патентообладатель Санкт

48. Петербургский государственный горный институт. — № 2005119872/11; заявл. 27.06.05, опубл. 20.12.06, Бюл. №36. 6 е.: 3 ил.

49. Пат. 2303562 Российская Федерация, МПК B65G15/08. Конвейер с подвесной лентой/ Тарасов Ю.Д. заявитель и патентообладатель Санкт — Петербургский государственный горный институт. № 2006104507/11; заявл. 13.02.06, опубл. 27.04.07, Бюл. №12. - 5 е.: 4 ил.

50. Пат. 2328433 Российская Федерация, МПК B65G15/08, B65G21/20. Конвейер с подвесной лентой/ Тарасов Ю.Д. заявитель и патентообладатель Санкт Петербургский государственный горный институт.-№2007101780/11; опубл. 10.07.08, Бюл. №19.-6 е.: 3 ил.

51. Пертен Ю.А. Специальные ленточные конвейеры за рубежом. М: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1973. 54 с.

52. Подопригора Ю.А, Журавлев А.И. и др. Конвейер с подвесной лентой ООО НПО «ТрансСпецМаш» для транспортирования насыпных грузов. // Горные машины и автоматика. 2001 г., №6. С. 41 — 44.

53. 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.

54. Подпорин Т.Ф. Экспериментальные исследования по определению эквивалентности коэффициента сопротивления движения ленты конвейеров в шахтных условиях // Исследования в области стационарных и транспортных машин. Кемерово. — 1993. — С.48 - 55. -с.54-55.

55. Поляков Н.С., Штокман И.Г. Основы теории и расчеты рудничных транспортных установок. М. Государственное научно-техническое издательство по горному делу, 1962. — 491 с.

56. Пухов Ю.С. Рудничный транспорт. М: Недра, 1991. 364 с.

57. Пухов Ю.С. Теоритические и экспериментальные исследования ленточно-канатных конвейеров. М: Недра, 1968. — 88 с.

58. Пухов Ю.С. Транспортные машины. М.: Недра, 1987. 126 с.

59. Спиваковский А. О., Потапов М. Г. Транспортные машины и комплексы открытых горных разработак. Учебное пособие. Москва: «Недра», 1983 г.

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

61. Спиваковский А. О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины. Учебное пособие. Москва: «Машиностроение», 1982 г.

62. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Специальные транспортирующие устройства в горной промышленности. М: Недра, 1985. 128 с.

63. Тарасов Ю. Д. Транспортные машины непрерывного действия. С.-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт, 2009 г.

64. Тарасов Ю. Д. Загрузка ленточных конвейеров. С.-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт, 1996 г.

65. Тарасов Ю. Д. Перспективы использования и особенности расчета конвейеров с подвесной- лентой. // Известия вузов. Горный журнал — 2002. №4 - с.87 — 91

66. Тарасов Ю. Д., Юнгмейстер Д. А. Промежуточные приводы ленточных конвейеров. М.: Недра, 1996. — 64 с.

67. Тарасов Ю. Д. Разгрузка ленточных конвейеров. С.-Пб.: Санкт-Петербургский горный институт, 1997 г.

68. Тарасов Ю. Д. Снижение энергоёмкости транспортирования и износа катковых опор конвейеров с подвесной лентой // Горные машины и автоматика. 2003 г., № 1. С. 37-41.

69. Тарасов Ю. Д. Тормозные и улавливающие устройства ленточных конвейеров. С.-Пб.: «Политехника», 1999 г.

70. Тихонов Н. В. Транспортные машины горнорудных предприятий. М.: Недра, 1985.-267 с.

71. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. М: Мир, 1967 406 с.

72. Шахмейстер JI. Г., Дмитриев В. Г. Расчёт ленточных конвейеров для шахт и карьеров. М.: «МГИ», 1972.

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

74. Шахмейстер JI. Г., Ляшкевич П. А., Фохтин В. Г. Ловители для наклонных ленточных конвейеров. М.: ЦНИЭИУголь, 1972. 53 с.

75. Штокман И.Г., Эппель Л.И. Прочность и долговечность тяговых органов. М; Недра, 1967.-230 с.

76. Юрченко В.М. Состояние и направления развития конвейерного транспорта угольных шахт / Исследования в области стационарных и транспортных машин. Кемерово. - 1993. — С.43 — 47.

77. Ястремский С. И., Кулешов А. А., Васильев К. А., Хачатрян С. А. Проблемы конвейерного транспорта в ОАО "Воркутауголь" и пути их решения. // Горные машины и автоматика. 2001 г., №4. С. 23 25.