автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка и научное обоснование параметров тормозного устройства мощных наклонных ленточных конвейеров

Введение.

Глава

Анализ состояния проблемы торможения мощных наклонных ленточных конвейеров.

1.1. Параметры мощных наклонных ленточных конвейеров, используемых в горной промышленности.

1.2. Оценка существующих тормозных систем для мощных наклонных ленточных конвейеров.

1.3. Существующие методы расчета тормозов.

1.4. Цель и задачи исследования.

Выводы по главе 1.

Глава

Разработка и исследование математической модели тормоза с осевым нажатием для мощных наклонных ленточных конвейеров.

2.1. Описание конструкций, принципов действия новых тормозов с осевым нажатием и обоснование физических принципов модели.

2.2. Математические модели дисково-колодочных тормоза тормозов с различными профилями поверхностями трения.

2.3. Исследование влияния числа и профилей поверхностей пар трения на величину тормозного момента тормоза.

Выводы по главе 2.

Глава

Экспериментальные исследования.

3.1. Описание конструкции экспериментального стенда.

3.2. Методика экспериментального исследования.

3.3. Установление зависимости усилия размыкания от усилия замыкания тормоза.

3.4. Обработка и анализ экспериментальных данных.

Выводы по главе 3.

Глава

Методика инженерного расчета тормоза для мощных наклонных ленточных конвейеров.

4.1 Алгоритм расчета тормоза.

4.2. Примеры расчетов тормозных устройств.

4.3. Варианты размещения тормоза на конвейере.

Выводы по главе 4.

Для коренного улучшения состояния экономики любой страны, имеющей полезные ископаемые, необходимо увеличение добычи этих полезных ископаемых в основном за счет повышения производительности труда на основе дальнейшего совершенствования техники и технологии и повышения эффективности использования средств комплексной механизации и автоматизации на горных предприятиях.

Одним из важнейших звеньев технологического процесса на горных предприятиях является транспорт. Все более широкое применение в транспортно-технологических схемах горных предприятий находят ленточные конвейеры.

Работа ленточных конвейеров на горных предприятиях имеет свою специфику. Это, в первую очередь, ограничения габаритных размеров конвейеров, предназначенных для подземных работ, большие грузопотоки и перемещение крупнокускового груза на карьерах, тяжелые или особо тяжелые условия эксплуатации, абразивность.транспортируемого на обогатительных комбинатах.

Развитие транспорта кусковых и сыпучих грузов с использованием ленточных конвейеров на горных и металлургических предприятиях, предприятиях металлургического комплекса, строительной индустрии, химической и других отраслей промышленности обусловлено потребностью увеличить такие показатели, как производительность, длина транспортирования, ширина и скорость движения конвейерной ленты. Эти тенденции развития конвейерного транспорта, в свою очередь, требуют решать на принципиально ином качественном уровне проблемы торможения ленточных конвейеров с большими значениями кинетических энергий.

В настоящее время отсутствуют тормозные устройства для мощных ленточных конвейеров, размещаемые на валу приводного барабана, что снижает надежность и безопасность эксплуатации, т.е. при выходе из строя двигателя, редуктора возможно возникновение аварийных ситуаций при скатывании незафиксированной груженой ленты вниз по ставу конвейера; элементы привода конвейера не могут быть заменены или отремонтированы, т.к. их невозможно отсоединить от приводного барабана наклонного конвейера при разгруженной грузонесущей ветви конвейерной ленты.

Для удовлетворения потребностей в замене существующих тормозных устройств необходимы исследования, направленные на поиск новых технических решений. В этой связи научная задача создания математической модели для формирования нагрузов различной конструкции и выбор параметров тормозного устройства для повышения надежности, ремонтопригодности и безопасности эксплуатации ленточных конвейеров является актуальной.

Для повышения надежности мощных наклонных ленточных конвейеров предлагается оснащать их тормозами с осевым нажатием с различным профилем поверхностей пар трения и их числом. Разработаны теоретические основы расчета и выбора основных параметров таких тормозов.

Работа выполнена на кафедре горных транспортных машин под руководством доктора технических наук, профессора Ю.Д. Тарасова.

Целью диссертационного исследования является установление возможностей увеличения и закономерностей формирования тормозного момента тормоза с осевым нажатием, размещаемого непосредственно на валу приводного барабана конвейера для создания тормоза для мощного наклонного ленточного конвейера и разработки методов расчета и выбора параметров тормоза. Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие основные задачи:

• Разработка принципиальной схемы тормоза с осевым нажатием с увеличенным тормозным моментом

• установление закономерностей формирования тормозного усилия в тормозах с осевым нажатием;

• установление кинематических, конструктивных и силовых параметров тормозного устройства;

• разработка математической модели тормоза;

• разработка конструкции стенда и методики экспериментальных исследований;

• обработка и анализ экспериментальных данных и оценка адекватности математической модели полученным экспериментальным данным.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Тормозной момент на валу головного барабана мощного наклонного ленточного конвейера может быть обеспечен дисково-колодочным тормозом, размещенным соосно с валом барабана и оснащенным коаксиальном расположенными сдвоенными поверхностями трения плоского конического или криволинейного профиля, а величина тормозного момента нелинейно зависит от наружного и внутреннего радиусов тормозных дисков и угла наклона поверхностей трения к оси барабана.

2.Минимальные размеры тормоза обеспечиваются при криволинейном профиля поверхностей трения, у которых угол наклона касательной к поверхности трения на наружном их периметре принят меньше угла трения.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованной литературы из 99 наименований, содержит 122 страницы машинописного текста, включает 33 рисунка и 14 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Из анализа состояния проблемы торможения мощных наклонных ленточных конвейеров установлено, что существующие тормозные системы не могут быть установлены на тихоходном валу привода из-за ограниченной величины развиваемого ими тормозного момента, поэтому должна быть разработана новая конструкция, с на порядок большим значением тормозного момента.

Обеспечение увеличенного на порядок тормозного момента может быть достигнуто при использовании разработанного дисково-колодочного тормоза, размещенного соосно с валом барабана и оснащенным коаксиально расположенными сдвоенными поверхностями трения плоского конического или криволинейного профиля, при диаметрах тормозных дисков, соизмеримых с диаметром приводного барабана конвейера.

Разработанная математическая модель тормоза с осевым нажатием связывает величину развиваемого им тормозного момента с основными параметрами тормозов дисковых, конических и со сферическими поверхностями трения, радиусами тормозных дисков, давлением парах трения, углами их наклона к оси тормозного вала, коэффициента трения в парах.

При одинаковом наружном радиусе (Ян) тормозной момент (Мт) для дискового, конического и тормоза со сферическими поверхностями трения увеличивается в следующей последовательности: дисковый, конический и тормоз со сферическими парами трения.

На основе проведенных экспериментальных исследований можно предположить, что усилие размыкания тормоза на модели пар трения сферического профиля возрастает не более чем на 5. 10% по сравнению с величиной замыкающего усилия дисково-колодочных и конических тормозов, что объясняется эффектом частичного заклинивания на участках соприкосновения пар, поверхности которых наклонены к оси тормозного вала под углом меньшим угла трения.

К точности изготовления криволинейных пар трения должны быть предъявлены повышенные требования, что усложняет и удорожает конструкцию, однако этот тип тормозов позволяет существенно увеличить тормозной момент или уменьшить диаметр тормозных дисков, что делает эти тормоза весьма перспективными для внедрения в горной промышленности с постановкой дополнительных исследований, касающихся технологии их изготовления рабочих органов и поиска эффективных фрикционных материалов.

Анализ данных, полученных на базе теоретических и экспериментальных исследований, показывает, что предлагаемые типы тормозов позволяют их использовать для мощных наклонных ленточных конвейеров длинной до 1000 м и более при углах наклона до 16.18° и производительности конвейеров не менее 2500 т/ч. Применение таких тормозов позволит существенно повысить эффективность работы наклонных конвейеров на горных и горно-металлургических предприятьях за счет надежной фиксации загруженной ленты даже при нарушении кинематической связи между приводным барабаном конвейера и электродвигателем привода.

Решение этих задач позволит в кратчайшие сроки и с наименьшими материальными и моральными потерями восполнить необходимый дефицит оборудования ленточных конвейеров, существенно повысить технико-экономические показатели и уровень безопасности при их эксплуатации в различных отраслях промышленности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Александров М.П. Тормозные устройства в машиностроении. М. "Машиностроение" 1965.

2. Александров М. П. Тормоза подземно-транспортных машин. Изд. 3-е, Доп. И перераб. M., "Машиностроение" 1976 383с.

3. Александров М.П., Колобов Л.Н., Лобов H.A., Никольская Т.А., Полковников

4. B.C. Грузо-подъемные машины М. "Машиностроение" 1986-400сс.

5. Александров М.П. Тормозное устройство: Справочник м.1985

6. Андреева Л.Е., Упругие Элементы проборов 2-е изд., перераб. И доп. м.: машиностроение, 1981-392с.,ил.

7. Annual Review Mining 1997,с.31

8. Annual Review Mining 1996,c.21

9. Annual Review Mining 1994,c.27

10. A.C (СССР) 1774097, Самозатягивающиеся дисковой тормоз/ Чиковани Н.Г.; Чичинадзе A.B.; Киквидзе Л.Г.; Чиговадзе Г.Ц.; Кикводзе О.Г.-Заявл.11.01.90 № 4781019/27, опуб. 07.11.92, МПК F 16 D 55/22 Бюл. № 41

11. А.С (СССР) 1774096, Дисково-колодочный тормоз/ Альфонсо Г.; Антонио

12. C.; Хозе М.С.; Хозе С.- Заявл. 15.04.91 № 5011222/0, опуб. 06.04.92, МПК 6 В 66 D 5/14

13. А.С (СССР) 2046749, Дисковый тормоз подъемника/ Чиковани Н.Г.; Чичинадзе A.B.; Чиговадзе Г.Ц.; Твалчерлидзе А.К.- Заявл.1907.98 № 4721212/27, опуб. 07.11.92, МПК F 16 D 55/00 Бюл. № 41

14. А.С (СССР) 1751540, Барабанно-колодочный тормоз./ Вольченко А.И.; Вольченко Д.А.; Балаболин C.B.; Москалев В .В.- Заявл. 05.04.89 № 4715404/27, опуб. 30.07.92, МПК F16D65/74 Бюл. № 28

15. А.С (СССР) 404248, Тормоз транспортной машины./ Вальтер P.C.- Заявл. 10.08.70 № 1466102/27-11, опуб. 26.10.73, МПК F16d55/40 Бюл. № 43

16. А.С (СССР) 302526, Гидравлический тормоз./ Гоголев И.Г.; Дьяконов Р.И.; Дьяконов В.А.- Заявл. 22.05.69 № 1337331/25-27, опуб. 28.04.71, Бюл. №15

17. Афанаасвеь. Р.П. Диссертация, Исследование процессов торможения рудничных поездов вагонеточными индукторньми тормозами. 1974. Москва с4-26.

18. Белобров В.И. Динамика, нагрев и износ тормозов шахтных подъемных машин-Киев: Наук. Думка, 1981-200с.

19. Белобров В.И., Абрамовский В.Ф., Самуся В.И., Тормозные системы шахтных подъемных машин АН УССР. Ин-т геологической механики-Киев: Наук. Думка, 1990-176с.

20. Бобохчдзе A.C., Гольбаум М.И. Исследование динамических режимов центробежного тормоза(щахтного транспорта). Уголь У краны -1986 №10с32.

21. Волков P.A., Гнутов А.Н., Дьячкови В.К. и др. Под общ. Ред.Пертена. JL: машиностроение, ленигр. Отл-ние, 1984. 367 е., с ил.

22. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдений: учебник для Вузов-2-e изд., перераб. и доп. М., недра, 1983.223с

23. Волчек И.Б. Диссертация, экспериментальные и теоретические исследования приводов ленточных конвейеров с вакуумным прижатием ленты 1970. С 8-11.

24. Германчук Ф.К. Долговечность и эффективность тормозных устройств. М. "Машиностроение" 1973 с. 3-4; 11-12.

25. Гончаров И.Б., Матангин K.M., Шарапов A.B., Результаты дефектоскопии деталей тормозных систем подъемных машин, подвесных устройств и осей копровых шкивов подъемных установок. Уголь,-1990. № 7 с. 43-44.

26. Горная механика. Научно-технический журнал, 1999, №1

27. Гусельников Э.М., Ротт В.Ф. Электрогидравлические толкатели. М., « энергия », 1968 112 с. илл.

28. Дубровский И.А. Диссиртация, исследование торможение асинкронного привода шахтного подъема при использовании индукционных муфт и частотного регулирования. 1971.

29. Дунаев П.Ф;Леликов,О.П, Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. Пособие для машиностроит. Спец. Вузов.-4-е изд., переруб. И доп. м.: Высш. Шк., 1985

30. Евневич A.B. транспортные машины и комплексы. М., Недра, 1975.415с.

31. Hutn D.L., A review of world practices in winding engines "Mining electrical and mechanical engineer" 1968,49 N 568

32. Зеленский О.В., Петров A.C. Справочник по проектированию ленточных конвейеров. Москва «Недра» 1986-223с.

33. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин : Учебник для вузов по специальности «Горные машин и комплексы».-м.: машиностроение, 1979.-319с. ил.

34. Колеников Е.Ф., Фоменко H.A. Чилин А.Т. Сравнительные характеристики шахтных многоканатных подъемных машин с дисковыми и колодочными тормозами. Энергомашинстроение -1989 №11 с31-35.

35. Коломиицов М.Д., Горные машины и комплексы : текст лекций Л.: ЛГИ, 1984-57с

36. Контрольная система конвейера. Intelligent conveyor belts from contitech, mining magazine. 1998.-178, №.6- c.403

37. Кишинев Б.И., "Конвейер" производственное оборудование(львов). Каталог 1988.-42с.: цв. ил 26см.-7500. Экз.

38. Леонтьев H.J1. Техника статических вычислений издание второе, исправленное и допоенное. Издательство « лесная промышленность» Москва 1966.

39. Марасанов Ю.П., Усовершенствования гидравлических тормозов шахных подъемных машин. Изв. Вузов горный журнал 1962

40. Material Handling Engineering, Cleveland 1965. PI 1 3707

41. Mining magazine, London 1990 P 10 315

42. Mining magazine- August 1996 с 90-95

43. Mining magazine, 1999.-180 № 2-C.84-85,87-88,90-92

44. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерний.-2-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоатоммиздат. Ленингр. Отд-ние, 1991.-304 е.: ил.

45. Патент РФ 2000503, Тормозной механизм./ Цвилынок H.H. Заявл. 25.01.91 № 4905458/27, опуб. 07.09.93, МПК F16D51/00 Бюл. № 33-35

46. Патент РФ 2025599, Ленточный тормоз./ Вольченко А.И.; Вольченко Д.А.; Балаболин C.B.; Копей И.Б.;- Заявл. 21.06.90 № 4841207/27, опуб. 30.12.94, МПК F16D65/813 Бюл. № 24

47. Патент РФ 2016285, Механизм управления тормозным устройствам./ Абрамцев Е.П.;- Заявл. 07.06.90 № 4835980/27, опуб. 15.07.94, МПК ГО065/62Бюл.№ 13

48. Патент РФ 2060228, Тормоз/ Будиков.Л.Я.;- Заявл. 28.07.92 № 5056676/11, опуб. 20.05.96, МПК б В 66 D 5/08 Бюл. № \4

49. Патент РФ 1736238, Тормоз/ Бакин А.И.; Зубов Ю.И.- Заявл. 25.03.88 № 4397195/27, опуб. 09.07.95, МПК б F 16 D 65/24 Бюл. № 19

50. Патент РФ 2091627, Устройство для регулирования зазора барабанной-колодочного тормоза./ Городецкий Е.М.; Приступа Н.Ф.- Заявл. 28.10.93 № 93049555/28, опуб. 27.09.97, МПК 6F16D65/74

51. Патент Германия 4007721, Тормозная колодка для дисковых тормозов/ Shul Wulfgang, Worisdoffer Karl-fredrich, Shin Shang-Cheal. Заявл. 10.03.90 P4007721.7ony6.12.09.91

52. Патент ЕПР 0449677, Дисковый тормоз с теплоизолированной рабочей камерой./ M.Jean-Claude- Заявл. 26.03.91 № 91400510.3, опуб. 02.10.91, МГТКР 16 D 65/16

53. Патент Франция 2662771, Охлаждаемый диск для дискового тормоза./ Berthand Jean Заявл. 01.06.90 № 9006847, опуб. 06.12.91, МПК F 16 D 65/12

54. Патент GB 2 236 365, Электромагнитное тормозное устройство для лифта./ Masami Nomura.- Заявл. 27.09.90 № 90210352, опуб. 03.04.91, МПК В 66 D 5/08

55. Патент Германия 4010213, Дисковый тормоз с плавающей скобой и чтичным накладками для автомобилем / Krause Gerhard, Krapp Helmut -Заявл. 30.03.90 P 40 10 213.0 опуб. 02.10.91, МПК F 16 D 66/02

56. Патент GB 2 237 857, Тормозное устройство для подъемной лебедки./ Knio Kato, Yasumana Idi, Takenobu Honda, Kazuhiko Suglia, Shinji Yamasaki -Заявл. 13.10.89 № 9022223.3, опуб. 12.10.90, МПК F 16 D 65/27

57. Патент GB 2 238 360, Барабанный тормоз./ Jnoue Takashi -Заявл. 07.11.89 № 9022029.4, опуб. 10.10.90, МПК F 16 D 65/56

58. Патент GB 2 236 816, A disk brake device./ Toshiyuki Negishi -Заявл. 13.09.89 №9019814.4, опуб. 11.09.90 МПК F 16 D 65/097

59. Патент GB 2 239 685, Brake disk./ Mikio Malsuzaki, Torn Yoshino, Toshintaka Izumihara -Заявл. 20.12.89 № 9027538.9, опуб. 19.12.90, МГЖ F 16 D 65/12

60. Патент U.S., Actuation piston for disk brake with vibration attenenuator/ Yiren S. Wang, K. Rhee, Jokisch -Заявл. 20.07.89, опуб. 14.05.91, МПК F 16 D 55/18

61. Патент РФ 2130888, Наклонный ленточный конвейер/ Таросов Ю.Д. -Заявл. 16.12.97 № 97121033/03, опуб. 27.05.98, МПК В 65 G 43/06 Бюл. №15

62. Патент FR 0270461 ОА1, Дисковый тормоз эксцентричной конструкции./ Guasch Este ve Cortes; Bacardit Joan Simon; Vila Buluda Jose Manuel -Заявл. 28.04.93 №939304989, опуб. 04.11.94, МПК F 16 D 55/226

63. Патент FR 02704036A1, Дисковый тормоз, использующий тяговую колодку с постоянной опорой./ Le Deit Garard -Заявл. 15.04.93 № 9393049393, опуб. 21.10.94, МПК F 16 D 55/227

64. Патент DE 0434405А1, Дисковый тормоз с воздушным охлаждением./ Marquardt Rail, Winter Ingo -Заявл. 23.12.93 № 934344051, опуб. 21.07.94, МПК F16D 65/847

65. Патент US 05361877А, Диафрагменная пневматическая тормозная камера с закрывающимся клапаном./ Graham John M. -Заявл. 07,07.93 № 9388477, опуб.08.11.94,МПКР 16 D 65/24

66. Патент РФ 2167093, Конический тормоз для ленточного конвейера/ Тарасов Ю.Д., Симоне Антони.- Заявл. 22.02.2000 № 2000104266/03, опуб. 20.05.2001, МПК 7 В 65 G 23/26 Бюл. № 14

67. Пейсакович Г.Я., Березкин J1.A. и др. Горно-транспортные оборудования. Москва 1990 (центрогипрошахт) раздел 3

68. Полезные ископаемые в России и их освоение тезисы докладов. 15-16 Апреля 1998г (СПГТИ) (ТУ) Санкт-Петербург.

69. Поляаов B.C., Барбаш И.Д., Ряховским О.А Справочник по муфтам-JI.: машиностроение, 1979.

70. Проектирование и конструктирование транспортных машин и комплексов: учеб. для вузов / под ред. Штокмана И.Г.-м.-.1986,392с.

71. Прохоренко.И.Ф. Справочник, унифицарование пружины растяжение и пружины других типов

72. Пухов Ю.С. Рудничный транспорт: Учеб. для техникумов.-2-е. Изд. перераб. и доп. М.: недра, 1991.-364 е.: ил.

73. Рикман И.В., Литвак Г.А., Тон В.В Новое поколение приводов для скребковых конвейеров Уголь.- 1997.-№ 12.-е. 37-39

74. Рыжих Алексей Борисович, Диссертация, совершенствование рабочего процесса разгрузки осадка рамных фильтр прессов. Санкт-Петербург 2000г.

75. Семанкин М.С. Диссертация, исследование режимов работы тормозных систем автосамосвалов грузоподъемностью 110-180тонн.

76. Симоне Антони, Тарасов Ю.Д . Повышение надежности эксплуатации мощных наклонных конвейеров // Проблемы мащиноведения и машиностроения. Межвуз. Сб. вып. 24-спб.: СЗТУ, 2001.

77. Сиротин С.С, Регулируемое предохранительное торможение наклонных подъемных установок. Изб. Вузов. Электромеханика- 1986. № 4 с. 111 -114.

78. Соколов М.И. Диссертация, исследования режимов работы, эффективности и эксплуатационной надежности и тормозной системы.

79. Спиваковский А.О., Потапов М.Г. Транспортные машины и комплексы открытых горных разработок. Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. И доп. М, Недра, 1983,383с.

80. Спиваковский А.О., Дьячков В.К., транспортирующие машины. Учеб. пособие для машиностроительных вузов. М : Машиностроение, 1983.-487с., м

81. Строительные материалы, № 1/99, 1999г

82. Тарасов Ю.Д., металлургические подъемно-транспортные машины, Санкт-Петербург 2000г.

83. Тарасов Ю.Д., Тормозные и улавливающие устройства ленточных конвейеров. Санкт-Петербург Политехника 1999, с.

84. Тарасов Ю.Д. Загрузка ленточных конвейеров, учебное пособие ,Санкт Петербург 1996.

85. Тарасов Ю.Д, Симоне А. Исследование и выбор параметров тормоза для мощных наклонных ленточных конвейеров // Горная механика. № 3-4 1999, 31-33.

86. Тарасов Ю.Д, Симоне А. Новые конструкции тормозов для мощных наклонных ленточных конвейеров // Горная машины и автоматика. № 12 2001.

87. Тормозные механизмы: отрасл. Кат. 13.00 1990-96 е.: ил.; см-1200. Экз.

88. Траубе Е.С, Найденко И.С тормозные устройство и безопасность шахтных подъемных машин. Москва. «Недра», 1980.

89. Tindall R.B.L., Some interesting South African developments in design and practice of mine winders "S. African mechanical engineer", 1968,17, N 12.

90. Юлин Г., Хонг. С, Шуджианг 3. Устройства Визуального отображения сигнала для предсказания поперечного разрыва конвейерных лент.

91. Междунар. симп. «Энергосберегающ. Технол. Добычи, транспортир. Иперераб. Твер., жидких и газообраз. Полез. Ископаемых» Санкт-Петербург. 27-31 мая 1996 : Тез. Докл. СПБ, 1996-с. 121

92. Уголь Украины, Май 1990 с. 30-3798. Уголь Украины, Июль 1990

93. Энергомашиностроение, 1989 №11