автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Разработка и исследование привода с уравнительным механизмом для конвейеров с цепным тяговым органом

!£1КИСТЕГС?В0 ОБРАЗОВАНИЯ. УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ Ж2ТГОТ 1.ТЕНЕРОВ ЮРСКОГО ТРАНСПОРТА

Р+8

ОА

• Ч. - I .

4, '

Вз гривах рукслиси

ВАС;1ЖГА Петр Александрович

РАЗРАВОШ Я ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЙВОдА С УРАВНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ ДЛЯ КОНВЕЙЕГЭВ С ЦЕПНЫМ' ТЯГОЕШ ОРГАНОМ

специа,"5нос;ь 05.05.05 р. подъёи^о-транслортные машины

■ -Авг^рефег^т диссертации на соискание ученой етегэни кандидата технических наук

с

Одесса - 1993

Дисае$та^;к является рукописью ' •

*

Работа гыполнеца Е'Суыскоы физико-технологическом '«¡статуте

Научный руководитель: кандидат технических ксук, доцент 1ффиков Дмитрий Кяадкшрсшич

г»

Оф::циалыгте оппоненты: доктор технических наук, профессор

Крук Двдия Ддариевна

кандидат технических наук, доцент

о

Омельчеяко Юрий 1йгаайдович

с

Ведущая организация (предприятие): Одесский засад "ПРОДАЮТ'

Защита состоится /б. íi 199 5 г. на заседании специадизи-

' I

рованного совета К 101.04.03-при 0ЙИШ> до адресу: 270029, ;г. Одесса,

ух ¿ёчнигеова, 34. Г ' !

Автореферат .разослан

" 199 г.

Ученый секретаре спещализиров^шого Вовета канди.,- ^ технические наук, доцент КНЯЗЕВ Л. В.

1. ОБЩАЯ ХЛ?АКТЕРИСТИРЛ РАБОТЫ

*

Актуальность пр' Злемы. Комплексная механизация и автсматл;.ацлл труда на производстве' невозможна бег соЕеряечстаованил у-© с-озд'»яяцх и разработки новых видов непрерывного транспорта. Одним из таких е<*-дсв транспорта - являются скребковые конвейеры с -депнш тяговым органом, предназначенные для транспортирования пастообразных, пг^сжооб-рйгяыг, мелкозернистых, мелко- и крупнокуековьл грузов.

Область применения этих конвейеров обширна xiW4ecr.ce, пиг^с-1 аизстк^окческов производства, пседщяиг-ия по переработке и храпеки: хлебопродуктов, складское хозяй^тго и т.д. Количество пил уедаемых в нашей стране этих ксявейеров-.иечисдяется д^сяткс-чя тысяч, а тлчц*в7-ео иаходящихсл в з, .сплуатации - сотнями тысяч. Только для предприятий по приему, перер'1о1'к,е и хранении эерн*;, изготсзлзяке скребгс.;сс;г-в;йеров осуществляется в етречах СНГ на Одесском заводе ""«.-.ТЛЗГ, Николаевекем за эде "МЕЛЬМА!"*, Кропоткинском и Курском завод?-'. "СПЕ2-ЭЛЕШАТОРИВЛЬШГ. При этом на Одесском заводе "ртОДМАШ" еж^сдло производился свыые & тыс. конвейеров.

Из большой гр:<ш скребковых конвейеров наиболее исследованы и описаны в технической'литератур« скребковые конвейеры для подземного ^депортирования угля, которые по конструкции, тип/ цепного тягового органа и условиям эксплуатации, отличаются ст скребковых конЕ^йеров общепромышленного назначения. Эти огличг'д обуславливают и специфику уЛ проект, ров^ния, расчета и эксп^атацг.п. Однако данным вопросам , а гем более вопросам компл-ч'зного научного исследования работы скребкс-зых конвейеров общепромышленного применения с погруженным рас^чим органом, лосзященс крайне мало работ.

с

Характерными особенностя:.:и скребковых конвейеров оощвпромьивлен-юго назначения с догруженным рабочим орг ном являются: .1 _ _ •'

в каЧее.ге. цепного тягового органа калЗолее часто используется плпстшгчатые втулочные, роликовые и открытси&рнирные тягопие цепи (ТЦ) о сотом 100 - 160 ш; '

бэлыгивствэ конвейеров отечественного производства имеет до настоящего времени сравнительно низкие скорости двыкнип цепного тягового органа ( как правило, не более 0,5 м/с);

относительно :лалая длина конвейера (обычно не более 30 - 70 м). В настоящее вре мл начинает четко просматриваться тенденция на увеличение скорости движения цепного тягового органа и повышение, благодаря этому, прэигводитслыюсти конвейеров. ' Увеличение скорости характерно как для зарубежных конструкций (до 1,0 - 1,8 и/с), так и

с

для скребковых конвейеров отечественного производства Примером последних могуг служить конвейеры типа УТФ и АЦ-9-400 производства

V

Одесского завода "ПРОДОАШ", имегдае скорсета движения цепного тягового органа 0,6 -0,0 м/с.

Однако, глагчым препятствием на пути повышения скорости ТЦ являются динамические нагрузки, возникающие в элементах конвейера 'в установившемся режиме работы. Основным йактором возникновения динаыи-чеш-лх нагрузок является неравномерность даидеьия ТР обусловленная специфическим характером зацепление пары "звездочка -цепь", проявляю-щеыя в ::иде полигонального эффекта.

Динамгческие нагрузки носят периодический характер и способствуют усталостным накоплениям в элементах конвейеров, приводящим к их разрушениям, "ах показывает исследования и опыт эксплуатации конвейеров, наиболее подверженным динамическим нагрузкам самым ненадежным элементом в них является ТЦ, а поркоы цег& является основными причинами отказт в работе. котвейе>эв с цепным тяговым органом.

Результаты исследования работы конвейеров отечественного и зр.оу-бехного производства на ряде предприятий комбикормовой промышленности свидетельствуют о том, что число отказов в месяц к- один кош.?йер п^и

дв^::-, трехсменном геяаке работа и ког у4.иакекте использования ера в с^э.чу 0,5 - 0,55 исмелпегея в пределах 1,55 - 2,2.

До настоящего времени вопрос устргнеящ или значительного снл.-сс-нкя неравномерности ртахения ХП л связанных а ней динамических аг грузок з элементах ¡-^нвейеров принципиально не рошея. И главней причиной атому язляется ю, что ран: т предлагаешь способы, устройства и механизмы к? учитывали сс_-.1у природу возникновения колебаний сксрсст" цепп и усилий в ней, а конструкции устройств и механизмов елоэтш в изга-. тозлекш и ненздеяш з раоото. Коренное ресыие этого вопроса, по мне"ню автора данной работы, иоггт Сыть достигнуто не только ауг«ч создания ьовых чонвейеров с определена™! параметрами и улуч™зн:::^.л: хгтэзгаеристикамм, а и путем модернизации серийно выпускаема кокзе'Дз-ров с цепным тягивым органом.., ^дним из перспективных путей >.»дгрн,.за-ции является гведегле а привод конвейера простых, надежных и лолго-вечных уравнительных механизмов (УМ).

Целью данной габотм является создание простых в изго-газл: -на, ментал. и эксплуатации конструкций УМ, введение которых в привод конвейера позволяет существенно свисать неравномерность , двийнрия ТД и :вязан::ьге с не.г д:.ла;.лчесга;э нагрузки.

Достижение поставленной цели осуществлено в результате решения следующих ¿адач: • *

теоретическое обоснование возмол&ости снииени" неравномерности цнкения ТЦ с помощью УМ, вводимого в привод конвейера;

выявление и анализ параметров,влияющ'- на г$фективность работы Т.а ' разработка конструкций У1! для приводов конвейеров с роликовыми, ¡тулочныш и открытоиарн!"3,тыми пластинчатыми ТЦ; .

разработка методики рационального, проектирования создан.:.^ ксн-трукщ::": УМ; •

с

экспериментальная проверка работоспособности и эффективности азработанных конструкций Ж

Научла*" новизна работы состоит: в исследовании кинематики и ди-нгмики привода с УМ; в нахождение! и анализе параметров, определяющих эффективность работы УМ; в разработки, создг im и промышленном внедрении принципиально hjBux конструкций УЫ; в разработке и' создании испытательного стенда. позволяющего проводить комплексные экспериментальные, исследования всей электромеханической системы конвейера. .

Практическая ценность работы заключается: ь разработке методики

5.

расчета и рационального проектирования деталей и узлов УМ для конвейеров с цепным тяговым органом; в разработке и создании работоспособных и эффективных конструкций.УЫ для конвейеров с роликовыми, втулоч-

с

ными й открктошаррчрнныи пластинчатли ТЦ; в разработке, создании,

с

исследовании и внедрении-УМ для конь«йера ТСЦ-100 на Сумском комСл-нате хлебогродуктов.

с

Публикации и апробация работы. Осн^зные результаты работк опубликованы в 13-ии статьях и в/ладены 17-ю авторскими свидетельствами н положительными решениями на изобретение. Конструкция УМ для конвейеров с цепным тяговым оргалом запатентована в Германии, -^ранщи и Великобритании. .

Do результатам' работы была разработана действующая модель конве-

. с

йзра с УМ в его приводе, которая демонстрировалась на международной Еъ^тавк'- "КНВЕКС-84" в г.Брно (ЧССР, 1984. г.), на областной выставке-ярмарке достижения научно-технического прогресса (г.Сумы, 1985 г.), на ВДНХ УССР (г. Киев, 1986 г., отмечена дипломом) и на ВДНХ СССР ( г. Москва, 1987 г., серебряная медаль). "

основные результаты работы доложены на Всесоюзном научно-техническом совещании "Вопросы разработки технологических процессов и технических" соедств для "подземной добычи угля в сложных горно-геологических условиях" (г.Донецк, 1985г.), на 6-м Всесоюзном съезде по теоретической V прикладной механике (г.Ташкент, 1986 г.), на научно-технических семинарах следующих организаций и подразделений: п^оектнес

института "ДОНГИПРОУГЛЕШГ ( г.Донецк, '1985 г.), проьктно-конструкторского института НПО "Конвейер" (г.Львов, 1987 г.), Одесского завода "ПРОДМЛИГ' (г. Одесса, 1987 г.), кафедры деталей машин л прикладной механ"ки Х1Ш (г. Хар:ков, 198'".-86 гг.) [сафедры юдъемно-транепор:нш: мг.пглн УЗГИ (г. Харьков, 1387 г.), ка^дры автоматизации и электропривода саТИ (г.Сумы, 1982-9С. г.), кафедры подъемно-транспортных машич ОИИЧФ (г. Одесса, 1993 г.).

Структура и объе" работы. Диссертационная работа состоит0из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и прилоаэякя. Работа содержит 141 .".лет чаш.кяшснсгс> текста, 67 ри сунков, . 4 таблица, пршюиение и библиографический списс". из 1С6 наименований.

В диссертации использованы идеи и оаэра^отки, принадлежащие л соавторам, с которы..я совместно написаны научные работы. Ссылки на эти работы даются по тексту диссертации, а з отдельной таблице пргдетазле-ны съедения о совестны: идеях и разработках и отражено /.ськр, :но.„ личное участие аз тора даннсработы в получении результатов.

2. СОДЕРЯДТИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность теш и практическая значимость работы, сформулированы цель, задачи и основные результаты научных исследований. _____

2 первой главе дан анализ состояния вопроса.

Прове^еннчй обзор работ по привода;,; конвейеров с цечным тяговым органом свидетельствует, что в настоявдае время, используются пневмо-, гидро- и электроприводы- Наибольшее распостранешге в серийно выпускаемых конвейерах получили концевые нерегулируемые электроприводы на 5азе трехфазных асинхронных электродвигателей.. Электромеханическая система скребково; о конвейера ¡¿алой длинь: с даннш видом привода и

- 6 -

исоледуетбя гзвной работе. ' т

Проанализирован установившийся режим работы электромеханической системы конгейеров с цепным тяговцм органом , р качестве которого используются тягог;? ^юдакоаде, ргулотеые и открыгошзрнирные пластинчатые ТЦ. Анализ пощздааот, что уст&вдвивдайся резким работы электромеханической системы такого конвейера является динамическим и обусловлен неравномерностью набегания тяговой цепи на тя/оьую звездочку. Неравномерность двлйения тягоеой цепи обуславливает возникновение периодических динамических нагрузок п ее элементах и сказ>ва-ется н". работе привода,. •,

Анализ существующих способов снижения неравномерности движения ТЦ и связанных с ней динамических нг-?узок показывает, что применение Ш является одним из наиболее эффективных и наиболее просто на практике реализуемых способов.

Уравнительным механизмом называют дополнительно вводимое в привод конвейера устройство, нредназначенное для выполнения одной или двух нижеперечисленных задач:

уменьшение или полное устранение колебаний скорости ТЦ и связанных с ними динамических нагрузок; ^

уменьшение или полное устранение ударов при захвате ;звеньев ТЦ веющими органами.

Подроб:гый анализ разработок, исследований и патентно-лицензионной литературы по УМ позволил провести их классификацию по назначению и конструкгш. ым признакам.* В работе приводится подробный аналлз, списывается устройство и принцип действия' характерных конструкций каждого типа УМ °

Из вс-" .-• проанализированных УМ наиболее простым по конструкции и технологии изготовления и наиболее эффективным является тип УМ с репной передаче!-, и круглыми звездочками. С помощью данного УМ тягоеой звездочк"'сообщатся переменная периодическая скорость вращепля, пе-

сясд изменения которой равен периоду колебаний скорости ТЯ, а кулссп-нкл скорости гягсвой ззегдочкл происходя? j нротивофазе с ¡«с.-^баниякл скорости ?Ц, .3 результате этого достигается сг-йгзсзатз колебан.:1;) скорос ТЕ.

Ео второй главе выголнен гашемат:ЛескйЯ и дина\(ич?~кии згпдо конвейера с цепньм тяговим органом, природ второго сиайяеи УМ с цег-hoí! передачей и кругльп.ш звездочками (рис.1).

Данный v4 состоим из трех основных ? тамэггеэ: двухрялпе^заддел звзздечки 4, приводной звездочки 5 и трехрядной цепи (далыго по тексту - цзпя УМ) 8, которая крайлм;..и рядами звеньев 9 з изпьгим исм находится з зац&ллеши с зубьями ведудеГ; звездочки, а зрвд:п;м сядсм звеньев 10 с бойким пагом - с зуЗьями пригодней звездочга. Приводная ог.ездочгса клояина идентячксЛ тяговой звегдочке и «асполсяенз чз сб-й-»м пригодно» gasy 7 с тпгейой звездочкой б. Сои 11 звеньев цеп:; ум в ряду с большш Еки.-ом сзвпадаас .с осями 12 звеньев с меньшим vrxo:-. ч;.сдо звеньев с м^пыаиь, патом гсргтяо числу звеньев с большим иагс.л.

При работе привода без УМ тгговач звездочка 5, расположенная на тихоходном валу 3 редуягора 2, вращается со скоростью , которая принимается постоянной (СО - const.). Яри этом скорость набегания ТД 13 па тях'овую звездочку является переменной периодической áiymcviefi /гла Jii поворота тяговой звездочки и определяется

ty-Roocosju, . ,.( i )

где R - радиус делительной окружности тяговой звездочки;

- центральный угол м,чяду осями двух соседа::: зубьев од-я^ходовой тяговой звездочк:';

Z - число зубьев тяговой звездочки.

Период изменения скорости ТЦ Т равен рг«мени поворота алгозой ¡зездочки на угол cL, . называется периодом зацепления" и определяется ¡о формуле

2

8.

^/вшавгр

Jffll

10-

Ä

nè

t

Í2

,/3

Ркс. 1. Схема привода с уравнительным механизмом

пс формуле

2зГ

При работе привело с УМ от приводного эл-'кгродоигагг тя г зе-у&л

звездочке 4. расположенное на тихоходном валу 3 редуктора 2, сообпг-чт.а равномерная-скорость вращение.

От еед;;^ей звездочки двизанке посредством цояи УМ поддается лриводней звездочке, а вместе с ;тей и приводному валу с закрепление-на нем тяговой звездечке 6. Г^шче.ч; благодаря обратному полигон.-."..-.-му эффитгу, скорость врагенля пгчзодногс зала вместе с приводной л Тлговой звездочками будет переие:жЯ, периодической с периодом разным периоду зацепления V . ■

В результате кинематического анализа работы привода с УМ получены математически зрвчсимостя перемете,лй и. скоростей ет-о з.г- "л-нтоз и ТЦ конвейера. Дсв-ззано, что текущее значение угла поворота л угловая _ скорость вращения приводного ваш, тяговой и приводной звездочек является периодическим! функциями времени с периодов равным периоду зацепления, г формула для определения старости набегания ТЦ ¿а тяговую звездочь/ имеет вид-

гдеир^- функция, - характеризующая неравномерность движения ТЦ

- ( 3 )

при работе привода *ез • У)4;

ТгС^г] ~ -¿арактеризующая Е"равномерность врапэния при-

водного вала при работе привода ? УМ;

при работе привода с УМ; - скооость набегания цепи УМ на пр'лпд'"/

Г'»* 'М .

о

Функция

СОЪ с,гс$<.п ^^Т^-всп ^прс/ О^Т^Т-% ^ 1с05 сге¿1/7 %)]- приТ- ГеТ

С05

»

- . О^То&Т,

является сложной функцией: периодической функцией времени и функцией относительного положена приводной и тяговой -звездочек на приводном валу, учитываемого в С 4) сдвигом фаз То

В работе проанализировала зависимость неравномерности движения ТЦ конвейера гт знгчений функции ) с>и от скорости .

Доказано, что функция постоянна и равняется единице, при

Тс~0 , что соответствует такому сЪстояшио, когда приводная и тяговая звездочки расположены на приводном валу так, что совпадают моменты времени начала входа в зацепление шарниров ТЦ с зубьями тяговой звездочки и моменты времени начала выхода лз зацепления шарниров ряда звеньев с большим шаг^м цепи УМ с зубьями приводной звездочки. При этом происходит максималььое сглаживание колебаний скорости тяговой цепи и кмее^- место равенство

/Ц^Уз-- ' ^ I 5 )

Анализ функции /¡(А,Л) ^РИ изменении Т0 в диапазоне показывает,что наибольшая неравномерность-скорости ТЦ гри работе с УМ имеет место пои Т0 - ~Г[2. Цри этом коэффициент наравномерности <£гъ

о

движения ТЦ достигает своего максимума и равен

[,2с1)Г- ■

2 ( б ) Анализ зависимости неравномерности движения ТЦ от скорости Д/'з доказывает, что при оптимальных значениях коэффициента кратности от-

ношения шага среднего ряда звеньев цег!' УМ к шагу краЛаих рям:~. (К-'« и к-5)• скорость 1?з Цепи УМ по сравнению с~ скоростью Ц'ТЦ, молю считать практически постоянной и погг .пикать сдстазлнет не С злее 6.5^.

Проведенный кинематический анализ работы привода о УН свидз'~зль-с"вует, что идентичность приводной и тяговой звездочек жлатгльна. но не обязательна. Равенство :гз числа зубьев гриводной и тяговсй сзездо-че" явл;:этсп обязательным условием для эффективной работы УМ.

При рассмотрении вопросов динамики электромеханической систе;с конвейера с УМ в его приводе исходим' ы того, что определяющем фаето-ром возникновения динамических нагрузок на ГЦ является полигональны;: эффект., Учитывая ж малую длину конЕейер->, колебания усилий в ТЦ рат-сатривались кг'" чисто вынужденнее ко.ибания, распостраняв^еся з виде упругой волны по длине рабочей ветви ТЦ со скоростью

где

Е - яеуткос^ь ТЦ;

Ц - сгонный вес ТЦ с грузом. . Лля объяснения Физического смысла возникновения динамических

" 5

натрут .ж звод^тсь понятие вредней за период, зацепления ск;:)ости ^о , как некоторой постоянной скорости, ипределяемой статическим усилием

п 9 ■

Вокруг скорости О о будет колебаться значение действительной скорости Ь; набеганм.; ц на тяговую звездочку.

Значение средней скорости_определяется по формуле

и зависит от Т0 , т.е. огредедяется относительным положением привод- . пой и тяговсй звездочек на приводном валу.

Е установитемся режиме работы происходят упругие смещения ТЦ стр

носительно положения, определяемого статическим усилием,- со. скоростью

~ - Р0. . • ( 9

Еожяоки-львач разность в (9) будет соответствовать значениям нагрузки на ТЦ, большим статического ( улру'гое раотяяение), а отрицательная - меньшим статического (упругое сжатие). Такш образом, скорость упругих сые^ний определяет, династические усилия в ТЦ, величина которых в наиболее нагруженном сечении - месте контакта ТД с тяговой звездочкой, определяется ю формуле

Ь третьей главе излагается методика рздионалшного проектирования У15 с цлшой передачей А1 круглыми звездочками для конвейеров, в которых в качестве цепне о тягового органа шпользуетсп- втулочные, роликовые или открытошардарные птастивч-тые, ТЦ. .

Подробно описаны конструкции пяти УМ, разработанные в процессе выполнения данной работы и защищенные авторскими свидетельствами.

Задача рационального- проектирования УМ рассматривается как многокритериальная задача Критериями рациональности приняты: .максимальное использование серийно Еьшускаеььк деталей и узлов, обеспечение равнопрочности деталей цепи Ш, зтн^кичность изготовления, разумная минимизация габаритных размеров. Некоторые из этих паг ветров является взаимно противоречащий, а поэтому решение конкретной задачи проекти-

г с

рог ния УМ представляет собой 'компромиссно- рациональный вариант решения, выбранный из некоторого множества возможных вариантов.

Предлагаемая методика рационального проектирования УЫ основывается на том, что расчет основных параметров и постпоение профиля зубьев ведущей к приводной звездочек принимаются стандартными, определяемыми ГОСТ 591-Ъ9 , а ряды звеш-эв с меньшим шагом цепи УМ формируется из "шьев стандартных приводных цепей по ГОСТ 13568-75.

Вопрюе выбора оптимального числа рядов цепи УМ реиаяся исуодя уз необходимости выполнения условия • <,

ОуМ >0тц, ... (11;

' ~ 13 "

г;.э ОчНуОтц - разрукащие нагрузки, соответственно цепи УМ и ТЦ.

Помимо трехрядной цепи J-ti, конструкция которой представлена на «с. 1, разработали eue трк вариа :та конструктивного решения цепи УМ с далом р^дов звеньев больше трех. - . '

Составлены таблицы, позволяюзие произвести для заданного типа яговой пластинчатой цепи по ГОСГ 588-81 выбор приводных рслжавш:

о

Г.но-, дгух-, трех- и четырехрядпих цепей по ГОСТ 13568-75.

Разработана методшл расчета трехрядной цепи УМ на статическую рочиость, основной задачей которой является обеспечение пр.верной авнспр;/ зости составных деталей и узлов цепи УМ Суть метода заклв-а'-тся в том, ччо на рабочей ветви îtnn M выделяется участок, длиною аеный длине звена среднего ряда. Данный участок рассматривается как ама, стойками второй являются крайние пластины рядов звеньев с еныпш сагом, а ригелями - валики звеньев с менышм. шагом и севме-гнные валики для .-ядов с меньший и большим вагами. Для расчета дан-ого участка депи УМ на статическую прочность используется метод сил, анолическое уравнение которого имеет вид ••

. <%Х/ + ùXp-0\ ( 12 )

где Xj - bCKOi.ije величины обобщенных усилий в отброшенных свя-о зях {Xf- Xç -изгибающие моменты,, ^гЛ^ -осевые силы, *'Х/з f .Afg - поперечные c/jm). 8lj - матрица коэффициентов, равных перемещение по направ-у лению I , вызванное единичной силой, действующей по

направлению J . Интервал изменения индексов от 1 до S, где S - степень статической неопределимости системы; âlp - млтрт'ца свободных членов.

Учи^ивая большой объем вычислений и необходимость повторных рас-:тоь при варьировании геометрическими параметрами цепи УМ в процессе

¡5-

>иска оптимальных значений,была разработана программа расчета на ЭВМ ши УМ на статическую прочность. Подбором геометричетога параметров,

материалов и И" тсрмообрабог'и была достигнута равнопрочная конструкция цепей УМ. используемых при скспершслтальных исследованиях.

Разработана методика силового расчета УЫ, основанная на опредь лении несущей способности ее составных элементов, определяемой удельным давлением в шарнирах, контактным напряжением в паре "шарнир-зуб" :: отсутствием пробуксоикч не пи по зуб! ям звездочек.

Описана система оптимального управления эффективно''; :сй привода о УЫ, осуществляющая автоматический поиск и поддержание минимального значения критерия качества (размах дикла колебания), характеризующего динамику электромеханической системы конвейера

Г четвертой главе описаны организация, проведение и анализ результатов лабораторных и промышленных экспериментальны.', исследований электромеханической системы конвейера при.работа как без УМ. так и с УМ в его приводе.

Экспериментальным исследован!, ш уделялось особое внимание, поскольку конечным результатом данной диссертационной работы является разработка, создание и промышленное Е::едрение работоспособных и эффективных конструкций УМ для конвейеров с пластинчатыми роликовыми, втулочными и открытошарчирными ТЦ.

Особое внимание уделялось разработке конструкции испытательного стенда. Используемый при проведении лабораторных исследований испытательный стенд является универсальным, легко переналаживаемым сондом, позволяющим производить комплексные экспериментальные исследования всей электромеханической системы конвейера как при работе без УМ, так и с УМ в приводе. Стенд позволяет: изменять состав привода; величину полезной нагрузки на ТЦ в диапазоне от нуля до номинального значения; длину ТЦ и ее тип с одновременной заменой,соответствующей типу цепи тяговой авездочти; испытывать УМы, изги(- Дленные в натуральную величину; обеспечивает как двигательный, так и генераторный режимы работы натру?очно-приводного узла.;'

При выборе количества и состава параметров, контролируемых в роцессо проведения экспериментов, основывались на том, что информа-ия об их изменении 6 установившемся режиме работы должна характерность работу всей злестромеханичеекой систеш конвейера. Поэтому дгш арактеристики условий ~аботы механической части конвейера измерялись корость ТЦ и усилия в ее элементах, для характеристики условий рабо-ы передаточного устройства привода - усилия в элементах цеш: УМ, корость и момент на приводном валу, для характеристики условий рабо-ы злоктродаигате.'ъного устройства привода - 'момент и ток приводного

о

вигатезд, для характеристики условий работынагругочно - приводного зла - ток "обмотки якоря машины постоянного тока.

Для измерения усилий и моментов использовался метод гензометри-эвания. Скорость ГЦ измерялась с помощью специально разработанного стройства, а скорость приводного вала - с помощью тахогенератора, ал которого непосредственно соединен с приводным валом. Для измерей ::я мгновенного значения тока фазы приводного двигателя исподьзова-ась специально разработанная электрическая схема Запись всех конт-элируемых параметров производилась с помощью светолучевого осциллог-!фа Н117/1 на улмрафюле.о- ой ленточной бумаге.

о . „

Для оценки активности раооты УМ лабораторные и промышленные. *спери)»ентальные исследования cтpoиjIИcь так, что вначале исследовал-1 установившийся режй.1 работы электромеханической системы конвейера 23 УМ,' а затем - электромеханической системы конвейера с Ж При ла-зраториту исследованиях измерения контролиоуемых. параметров произво-1лись как при изменении нагрузки на ТЦ от нуля до номинального, так при различных значениях относительного положения приводной и тяготи звездочек на прииод^ом валу.

Для гчализа экспгримертаийных данных, с целью обеспечения воз-

зжности сравнения степени изменчивости разнородных контролируемых о •

фаметпов, использовались производные характеристики колебательных

процессов: срегнсе. за цикл л за вреыл гтписи осциллограммы значение параметра, коэффициент изменчиволя: па;._четра за цикл колебания и за вреда записи осциллограшц. Ргсчзт числа повторных записей и числа циклов колебаний на одной осциллографе производился исходя из необходимости получения желательной надежности и желательной доверительней оценки результатов измерели'1.

Результаты анализа оециллограм.. параметров, снятых , -¡лчиналь-ной нагрузке на ТЦ и оптимальном относительном положении приводной и тяговой звездочек (рис. 2), представлены в таолице

Ееличина динамической составлявшей (в %.) усилия в тяговой цепи А Р , тока приводного двигателя А I , скорости тяговой цепи й . момента на валу Д М .

Таблица

1 .1 1 • . /1 1 1 АР 1 А1 ; -АТ? ■ 1 1 АМ " 1 1 |

1 1 (Работа без УМ |■ 1 г 42.:. 1 , 9 1 1 3,7 1 1 1 42 | 1 ' |

1 1 [Работа с УМ 1 1 1 12- . 1 о 1 1 о 1 1 1 12 I 1 1

1 1 ¡Снижение дина-| 1 1 1 1

1 мики,число раз]. |----—) 3,5 ' 1 Полное | Полное. - 1 ... ■ 1 3,5 1 - ,1

По результатам-промышленныхиспытаний и исходя, из опыта- промышленной эксплуатации на Сумском комбинате хлебопродуктов УМ.для'скребкового конвейера ТСЦ-100 с отк^иггошарнирно.й пластинчатой ТЦ, разгя^о-

О -

таны рекомендации по монтажу, наладке и эксплуатациий;.

а) без утеснительного механизма

б) с уравнительным механизмом

Рис. 2. Оссциллограммы скорости (1; и усилия (2) в тяговой цепи, тока приводного дыгатсля(З) и скорости приводного вала (4)

пройкжших У1* ювиях.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Установившийся режим работы г :ектромех:шичесг»гй системы иф^б;зоеого конвейера с деппьг; тяговым органом является дива, ласкам ;! обусловлен специфичным характером зацепления пары "цепь-. лоща*'. В ресльтате кинематического анализа докг^ано, что с псмсе&е УМ с цепной передачей и коуглой звездочкой возможно полнее устранение неравномерности скорости дмш2ш1я ТЦ. ОбЯЗаТеЛЬНЫМИ условиями ЗЙеКТИВНО!'. -абстк такого УМ являются: ■

равенство числа зубьев приводной и тяговой звездочек;

такое относительное положение приводний и .ягогой звэгдочек на приводом валу, чтобы обеспечивалось совпадешь моментов времени начала входа в зацепление зубьев тяговой звездочки с шар::ира№' ТЦ и моментов времени начала вывода из зацепления бубьев приводной звездочки с шарнирами ряда звеньев с большим шагом цепи УМ;

кратность рядов звеньев с большим и меньшим шагом должна быть не меньше четырех.

' Равенство делительУчх окружностей ведущей, приводной и тяговой звездочек, з также равенство шага ТЦ и тал ЗЕена среднего ряда цепи УМ необязательно для эффективной работы УМ.

2. разработанные в процессе выполнения данной работы конструкции УМ для скребковых конвейеров с роликовыми, втулочными и открытошар-нкрными пластинчатыми ТЦ отличаются:

простотой конструкции; поскольку состоят всего из трех элементов: ведущей и приводной звездочек и многорятной разношаговои цепи;

простотой 1.зготоьления, не требушцеГЪ применения специального оборудования и инструмента, • поскольку звездочки изготавливаются гча-

о

логично звездочкам обычной цепной передачи,» а многорядная цепь форм..-■-

* ' - 19 -

/етс.1 да звеньев стандартных приводных' цепей;

простотой монтажа, наладки и обслуживший, подтверждением чему зляется многолетний опыт эксплуатации данных УМ в лабораторни1-: и

с

;амладешщх условиях.

3. Предложена методика рационального проектирована разработан-jx о конструкций УМ. в которой критериями рациональности приняты: мак-1мятьное использование серийно выпускаемых деталей и узлов, ¡'еспе.чение равнопрочности деталей цепи УМ, экономичность изготовле-:я к разная минимизация габарип^« размерив.

о

4. Разработаны конструкции испытательных, стендов, на основе

С ■

)торых создан универсальный переналаживаемый стенд, с пьмощьгс которо-| был комплексно исследован конвейер как единая электромеханическая ютема с одновременным контролем параметров, характеризувдих работу ех основных узлов системы. Возможность легкой переналадки стенда еспечила параллельность ксследовангя работы электромеханической стеш конвейера в различных режимах как при работе без УМ, -ак и и работе с Ж

5. Результаты лабораторных экспериментальных исследований элект-механичсской системы конвейера ттри работе без УМ подтвердили пра-лыюсть принятых ~ри репенки теоретически .вопросов допудгний и еланних выводов и заключений:

установившийся реким работы данной системы является динамичес-

м;

все контролируемые при выполнении экспериментов параметры ( ско-сть и усилие в ТЦ, момент ка приводпом валу, ток и момент пртздно-двигателя) являются переменными, периодическими функцияки времени;

колеоательные процессы, происходящие во всех составив частях нвейерэ являются ч"сто вннуйденными с периодом, равным периоду заиления;

ь

увеличение полезной нагрузки на ТЦ обуславливает рост абсолютно-

го и снижение стшеителгного значений динамической составляющей по нелинейной зависимости;

правомерно допущение о постоянстве скорости вращения приводгого вала в установившемся режиме работы.

6. Результаты экспериментальных исследований работы конвейера с УМ " его приводе позволяют сдслрть еыводы:

с помошью разработанных конструкций УМ приводному 2а;: издается перегонная периодическая скорость вращения с периодом, равным периоду зацепления ТЦ с тяговой звездочкой;

колебания приводного вала совершаются в противогазе с колебалия-' и скорости ТЦ;.

экспериментально подтверждено существенное влияние относительно го положения приводной и тяговой звездочек на эффективность работы УН

с помощью разработанных конструкций УМ достигнуто практически полное сглаживание пульсаций скорости ТЦ, что подтверждает результаты теоретических исследований; '

достигнуто снижение в 3,5 раза динамических нагрузок на ТЕ скребкового .хмвейера с роликовыми ч втулочными пластинчатыми цепяк» и в 4,9 раза - с открьггпшарнирной пластинчатой цепью;

наряду со снижением динамических нагрузок на ТЦ разраоотанные < <

конструкции УМ обеспечивают и снижение динг>шки привода.

7. Промышленрче испытания и- опыт промышленной эксплуатации нг Сумском комбинате хлебопродуктов подтвердили работоспособность разработанных конструкций УМ и позволили выработать рекомендации по монтажу, наладке и эксплуатации привода с УМ скребкоьых конвейеров с цепным тяговым органом в прошил _нных условиях.

Основные результаты диссертационной работы отражены в следующие публикациях: '•

1. Ыуриков Д.В., Еасилега П. А Уравнительные механизмы для кон> - 9

вейергч с цепным тяговым органом / Сумский фил. Харь к. полите :к,

* - 21 --та. - Сумы, 1984. -15 е.: 1'Я.: Библиогр.: 15 газв.-Цеп. в УкрШИНТИ 12. 84, N 2032УК- 84Деп.

2. Муриков Д. Б. , Василега IL А. Приводы конвейеров с цепным тяго-j органом/Суме :шй фил. Харьк. политехи, ш-та. -Суш, 1985. -13 с.: : Библиогр.: 21 назЕ -Деп. в УкрНШПИ 11.06.85, N 1265Ук-85Деп.

3. Муриков Д. В. , Василега Е А. Цепные тяговые элементы трагепор->ухщих машин /Сумский фил. Харьк. политехн. ин-та. -Сумы, 1985. -21с.: : Е'блиогр.; 11 назв.-Деп. в УкрШИНТИ 04.06.85, Ш291Ук-85Деп.

4. А.с. 1173664 (СССР), ЖИ Х> 55Б 23/Ü0. Уравнительный привод i цепных тяговых органов транспорта машин /Сумский фил-л ХПИ;

изобрет. Муриков Д. R, Василега П.Л: ДСП, 1985.

5. А.с.' 1210364 (СССР), МКИ В 65G 23/00. Уравнительный привод

[ цепных тяговых органов транспортирующих машин /Сумский фил-л ХГШ; v изобрет. Муриков д. а , Василега П. А., ДСП, д985.

6. А.с. 1181240 (СССР), МКИ В 65П 23/00. Уравнительный привод цепных тяговых органов транспортирующие машин /Сумский фил-л ХПИ;

. изобрет. Муриков % R .Василега П. А., ДСП, 1985.

7. А.с. 1153487 (СССР), ЫКИ В 65G 19/00. Стенд для исследования вейеров с цепным тяговый органом -'Сумский фил-л ХПИ; Авт. игобрет.

о

иковД. Е, Василс ?а ЕА., ДСП, 1985.

8. А. с. 1293937 (СССР), ЫКИ В 65G 19/00. Стенд для исследования вейеров с цепным тяговым органом /Сумский фил-л ЛИ; Авт. изобрет. иков' Д. R , Василега' П. А.. ДСП, 1986.

9. А. с. 1290569 (СССР), МКИ В 65G 23/00. Уравнительный привод цепных тлговых органов транспортирующих машин /Сумский фил-л ХПИ;

. изобрет. Муриков Д. В., Василега П. А., ДСП, 1386 г.

10. А. с. 1230121 (СССР), МКИ В 65G 23/00. Уравнитель] привод цепных тяговых орг:шов ""ранйпортирующих машин /Сумский фил-л ХПИ;

изобрет. Муриков Д. В. .Василега П. А., ДСП, 1986.

11. А. с. 289031 (СССР), МКИ В 65G 23/00. Уравнительный привод

для цсшшх тяговых опгаиоч транспортирущих малин / Суыский фид-л ХПИ; Abw. изобрел Муриков Д. а , Василега П. А., ДСП, 1986.

12. A.c. 1217738 (СССР), кИ В 65G 23/00. Стенд для исследование конвейеров а цепным тяговым ораном /Сумский фил-л XiCI; Авт. изобре". Мурикоз Д. В , Еасилега П. А. .Голофаст Г. U., Олубл, БИ N10, 1986.

13. Муриков Д. В, Eacu-iera П. А., ГолоФост Г. Ü К вопросу повышения ресурса надежности конвейеров с цепным тяговым орг-. , Шостои Всесоюзный сгезд по теоретической и прикладной механике: Аннотации докладов.- Таикент, 1986. - С. 154.

11. îiiypïîKOE Д. В , Василега П. А. К вопросу устранения выкудденньс: колебаний скорости тяговой цели конвейера /Суыский фил. Харьк. политехи. ин-та- Суш, 1986. -15 е.: ил.: Еиблиогр. : 5 назв.- Г ус. - Деп. в УкрНЮШГИ 12.02.85, N 535-Ук86.

15. A.c. 1367349 (СССР), ЫКИ В 6SG 23/00 Уравнительный привод для цепных тяговых органов транспортирующих машин /Сум кий фил-л ХПИ; Авт. ' изобрет. Муриков Д. В., Василега IL А. , ДСП, i-987.

16. Патент DE 35 12998 С2 (*РГ). Ausgleichvorrichtung fur Kettenzugorg^no von Fordergeraten /Deutsches Patentamt; Суыский фил-л ХПИ; Авт. изобрет. Murikov, Dmitri V. ; Vasilega, Petr А. - За-явл.11.04. 85, M Р35 12998.0-22; Опубл. 25.06.87; Int Cl 4 В 65Ü 23/04! Уравнительный мёханизм. для конвейеров с цепным тяговым органом.

17. A.c. 1283175 (СССР), ШИВ 65G 17/30. Устройство д."я измерения мгновенного значения линейной скорости пластинчатых тяговых цепей транспортирующих машин /Сумский фил-л ЯК; Авт. изобрет. Муриков Д.В. .Василега ЕА. , 1 1 2, 1987.

1£ Муриков Д. В., Ваеил|""а Е А. Уравнительный механизм для цепных тяговых органов транспортирующих машин //Информационный листок о научно-техническим достижении N87-1u1. - .¿¡"ьков: Харьковский МГ ЦНТИ, 1SS7. -4 s. . -

* о

19. A.c. 1419043 (СССР), ШИ В 65G 2?/00. Уравнительный пгк с;;

3 ' - 23 -

я цепных тяговых органов транспортирующих малин /Сумский фил-л ХПИ; т. Ис^брет. Ыуриков Д.Е, Ер с иле га П. А., ДСП, 1988.

20. Патент SB 2170878 (Великобритания). Egualizing machanism for ain traction nr-nbers of 3oad-handlin? raach.nes /The Pa_enr Office, некий фил-л ХПИ; Авт. изобрет. Murikov D. V., Vasiiaga P. А. - Заявле-

1'2. 02. 85, N 8503532; Опубл. 10. 03. 88; Int С4 F 16G 13/06. Уг^вни-ш чий механизм для конвейеров с цепным тягоеым органом.

21. A.c. 1465375 (СССР), МКЛ В 65G 23/ОП. Способ регулировала

зввктельного механизма конвейера с тягбвой цепью /Сумский фил-л о

Я; Авт. изобрет. криков Д. а, Василега Р. А., Опубл. ЕИ N10, 19R9.

22. A.c. 1484783 (СССР), МКЙ В 65G 23/00. Уравнительный механизм i цешгых тяговых органов транспортирующих машин /Сумский фил-л ХПИ: г. изобрет. Муриков Д. Е , Басилега Е А., Опубх Бй N 21, 1939.

23. }4урш:ов Д. Е , Басилега П. А. Уравнительлый механизм для кон-?еров с цепным тяговым органом. Полог-гг. pea от 18.05.89, по заяг„ 4602816/31-03(155758).

24. Патент 2 577 906 (Франция). Afcchanisne egalísateur pour îane de traction a" chaîne de machine de transport /Institut :ional dû la propriété i.id'stnelle; Сумский фил-л ХПИ; Авт. изоб-

Murikov D. V., Vasilega P.A.- Заявл. 25.02.85 N 85 02683; Опубл. 04. 8С; \ Int Cl 4: В 65 G 23/00. 'Уравнительный механизм для цепных •овых органов транспортирующих машин.

25! Муриков Д. Е ., Васи.гега П. А. Уравнительный механизм для транслирующих машин с цепным тяговым органом. - Вестник машиностроения, О, 1989. С. 34-35.

26. A.c. 1610765 (СССР), МКИ В 65G 23/00. Уравнительный механизм цепных тяговых ергшюв транспортирующих маш"н /Сумский флл-л ХПИ;

. изобрет. Муриков Д. Е , Tiaciâera Е А., ДСП ,1990.

27. Муриков Д. Е, Василега ЕА Уравнительный механизм для

б

нспоптирующих машин с цепным тяговым органом. - Вестник шпшностро-

ения, N 3, 199". С. 27-30.

28. Муриков Д. Е , Василега И А. Кинематический анализ работь привода с уравнителынм механизмом для конвейеров с цепным тяговык органом /Сумекий фил. Харьк. политехи, ни-та. - Суш,' 1990. - 16с.: ил.: Библиогр.:' 4 назв. - Деп. в ЦНИИТЗКТЯЖЫАШ 10. 05. 90 N 608-тм.

29. Муриков Д. В., Катаржнор С. И., Василега П. А. Методика и программа расчета цепи уравнительного механизма на статдчес.'.у - .ичность/ Тез. докл. науч. -техн. конф. преподавателей и студентов С<Ш1 - Суш: Редакционно-издательский отдел облупраЕления по печати, 1991. о, 94.

20. .Чуриков Д. В. , Василега П. к. Динамика асинхронного электропривода транспортирующих машин с цепным тяговым органом //Динамические режимы работы электрических машин и электроприводов: Тез. докл. 6-й Всесга. науч.-техн. конф.- Бишкек, 1991, Ч. о, С. 04-95.

Е1. Ыуриков Д.Е , Василега П. А. Кинематический анализ раооть привода с 'уравнительным механизмом для конвейеров с цепн'^м тяговьл органом. - Вестник машиностроения, N8, 1991. С. 33/

32. А. с. 1765075 (СССР), МКИ В 63Б 23/00. Уравнительный механизм для цепных т.,говых органов транспортирующих машин /Муриков Д. В. .Василега П. А., Головаст Г.Р , Доценко ЕЕ , Опубл. БИ N 36, 1992.

33. Муриков Д. В., ' Василега П. А. Стенд для исследования конвейеров с цепн'.тм тяговым органом /Тез. докл. на^.'ч. -техн. конф. преподавателей и студентов СФТИ. - Суми: Редакционно-издательский отдел облуп-равленил по печати,. 1992. С. 161.