автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Установление рациональной кинематической схемы грузоприемного устройства конвейерного весоизмерителя

РГб^М

СТЕО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

и ; .1 и

КАРАГАНДИНСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Ка праЕах рукописи

Спн Владимир Моисеевич

УСТАНОВЛЕНИЕ РАЦЯСНАЛШСЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГРУ30ПРИЕЫК0Г0 УСТРОЙСТВА КОНВЕЙЕРНОГО БЕССИ5Ь£Е?ИТЕЛЯ

Специальность 05.0-5.06 - "Горные машины"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Караганда - 1994 г.

Работа выполнена в Карагандинском ордена Трудового Красного знамени политехническом институт

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ Кандидат технических наук, доцент ДОНИС В.К.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ордена Октябрьской революции производственное объединение по добыче углк "Каратандауголь"

ОЙИЦИАЛЬНЬЕ ОППОНЕНТЫ: Лектор технических наук АКАШЕЕ З.Т. Кандидат технических наук МЕРЦАЛОЬ P.E.

Защита диссертации состоится " /£ " _ 1994г.

/ЛгО о

в часов на заседании специализированного совета Д 14.22.01

Карагандинского ордена Трудового Красного Знамени политехническогс института по присуждению ученой степени кандидата технических нау1 / 470075, г.Караганда, Бульвар Мира, 56, главный корпус, конфереш зал /.

С диссертацией момно озказ:о:,мтгся б библиотека института Автореферат разослан лг я J?_1994г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ специализирован: кандидат техяич;

'¿г*

А*1в -

JHÖH® ЧА

г."-* Г. с.»

л blSä И --Фхп

7>Г7/-КШЫРОЕ К.Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. При переходе к рыночным отношениям возрастают требования к экономии и рациональному испо^аованию сырьевых и топливно-энергетических ресурсов.Реализация этих требований на предприятия горной и других отраслей промышленности связана с организацией технологического и коммерческого учета добываемого, обогащаемого и расходуемого угля, руды и других сыпучих материалов.

Основу современных систем учета и определения производительности ленточных конвейеров составляют входящие в их состав конвейерные весоизмерительные комплексы,, включающие конвейерные весоиз-мерители и средства их градуировки и периодического контроля точности (поверки).

Карагандинским политехническим институтом разработаны конвейерное весоизмерители типа ЭКВ, находящие успешное применение в Республике Казахстан и за ее пределами. Благодаря конкурентноспособности по ряду технических характеристик, поступил заказ на их изготовление и поставку для строящихся тепловых электростанций Китайской Народной Республики.

Учитывая перспективу экспорта Республикой Казахстан указанных весоизмерителей в дальнее зарубежье и опыт трехлетней эксплуатации в различных производственных условиях ставится задача совершенствования конструкции их грузоприемных устройств. Установлено, что при монтаже конвейерных весоизмерителей на наклонных конвейерах и произвольном выборе места встройки возможны отклонения их характеристик от регламентированных Международной рекомендацией N 50 Международной организации законодательной метрологии. В этом случае

начинают сказываться не учитывавшиеся ранее разработчиками факторы, обусловленные жесткостью ленты, утлом "наклона и длиной конвейера. Остается нерешенной и задача практической реализации наиболее простого косвенного способа поЕерки конвейерных весоизмерите-лей статическим нагружением непосредственно их грузоприемного устройства, т.к. в общем случае им не обеспечивается воспроизведена (имитация) воздействия на весовую роликоопору всего комплекса факторов действующих в реальной механической системе "сыпучий материал- лекта-грузоприемное устройство".

Таким образом, задачи повышения точности конвейерных весоиз-мерителей и расширения области их применения, разработки эффективного и простого способа градуировки и поверки, приобрели актуальность, а их ресение имеет ванное научное и прикладное значение.

В связи с потребностями предприятий горнодобывающего и топливно-энергетического комплексов, в Карагандинском политехническо! институте были проведены научно-исследовательские работы по темам: 07.04-7 НПО стран-членов СЗВ "Интерэталонприбор", "Совместная разработка средств поверки конвейерных весов, заменяющих поверку н; материале", "Разработка математических моделей средств метрологи ческого обеспечения производства. Разработка имитационной модел; конвейерных вееоизмерителей" / N ГР 0188.0084203 /, 41.02.01 "Мег рологическая аттестация нестандартизованных средств измерений мае сы железной руды в процессах рудоподготовки в условиях Костомукш ского ГОК", 41.01.01 "Разработка и внедрение нестандартизованны конвейерных весоизмерительных комплексов в производствах Ковдорс кого ГОК", 41.01.09 "Изготовление и внедрение нестандартизованны конвейерных весоизмерительных комплексов в производствах Ковдорс кого ГОК" , 41.01.09 "Изготовление и пуск в эксплуатацию конвейер ных вееоизмерителей в

условиях шахты "Карагандинская", "Изготовление и пуск в эксплуатацию конвейерных весоизмерителей в условиях ЦОФ "Карагандинская".

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение точности и расширение области применения конвейерных весоизмерителей путем выбора рациональной кинематической схемы построения и места встройки грузоприемного устройства, разработки способа и средств градуировки и поверки статической нагрузкой.

ИДЕЯ РАБОТЫ. Заключается в использовании "двухканального" принципа определения производительности и имитации конвейрного грузопотока, обеспечивающего компенсацию влияния на точность конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ШНОСИШЕ НА ЗАЩИТУ:

установлено, что на точность конвейерных весоизмерителей максимальное влияние оказывают угол наклона конвейера, его длина и жесткость ленты;

компенсация.влияния угла наклона конвейера и жесткости ленты возможна применением рациональных кинематических схем грузоприем-ных устройств, реализующих "двухканальный" метод измерения производительности, и выбором места встройки конвейерного весоизмерите-ля по длине конвейера;

необходимая точность имитации реального грузопотока статической нагрузкой конвейерного весоизмерителя достигается путем предварительной калибровки точек ее приложения к грузоприемному устройству.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

установлена кинематическая схема грузоприемного устройства, обеспечивающая компенсацию или минимизацию влияния факторов, ограничивающих область применения конвейерных весоизмерителей на осно-

ве проведенной рейтинговой оценки существующих типов конструкций грузоприемных устройств;

установлены зависимости формирования нагрузок на весовую ро-ликоопору, позволяющие дать количественную оценку влияния на точность определения производительности всех потенциально возможных факторов с учетом влияния угла наклона конвейера и уточнить расчеты по оценке основных составляющих сопротивления движению ленты по роликоопораы на наклонных конвейерах;

обоснован принципиально новый способ градуировки и поверки конвейерного весоизмерителя контрольными грузами с предварительной калибровкой точек их приложения (A.c. 1758443, 1824523).

ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:

применением известных методов аналитической механики, теории ленточных конвейеров, теории точности, имитационного моделирования, теории сопротивления материалов, регрессионного анализа;

Достаточной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований выполненных на полигоне-стенде;

результатами испытаний конвейерных весоизмерителей в производственных условиях.

ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Научное значение работы заключается в установлении зависимостей взаимодействия комплекса механических факторов, действующих в системе "материал-конвейерная лента-грузоприем-ное устройство вносимой конструктивными параметрами грузоприемного устройства.

Практическое значение работы заключается: в использовании разработанных схем и конструктивного исполнения конвейерных весоизмерителей при их внедрении на предприятиях

горной и других отраслей промышленности;

внедрении способа и средств градуировки и поверки статической нагрузкой, повышащего точность и надежность работы конвейерных весоизмерителей.

РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ. Результаты исследований использованы при создании и внедрении на Костомукшском и Ковдорс-ком Г (Ж, электростанциях ПОЗЭ "СВЕРДЛ0ВЗНЕРГ0", шахтах и обогатительных фабриках ПО "КАРАТ АНДАУГОЛЬ" нестандартизованных конвейерных весоизмерителей типа 5КВ-4Д и средств их косвенной поверки.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Карагандинского политехнического института (г. Караганда, 1987...1993 г.г.), на объединенном семинаре кафедр "Горные машины и оборудование", 'Промышленный транспорт", "Автоматизация производственных процессов", "Основы систем автоматического проектирования машин и систем машин" Карагандинского политехнического института (г.Караганда 1993 г.).

ПУБЛИКАЦИЯ. По теме диссертации опубликовано 8 статей, в том числе 3 авторских свидетельства.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит йз введения, пяти глав, заключения и приложений. Она изложена на 236 страницах машинописного текста и включает 33 рисунка, 2& таблиц, библиографию из 108 наименований и приложения на 3 4 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Исследования НПО "ИЗМЕРИТЕЛЬ", Одесского политехническоп института, Днепропетровского горного института, Одесского ПО "ТОЧ-МАШ", ГУА, ЕАЗНШуголь (бквш. КНИУИ) и ряда других оганпааци] внесли значительный вклад в создание и совершенствование конвейерных весоиемерптелей (КБ). Однако при возрастающей мощности магистральных, как правило, наклонных конвейеров и ужесточении услови; •эксплуатации, применение известных серийных и опытно-промышленны: образцов КБ, разработанных как внутри СНГ так и за его пределами становится малоэффективным из-за снижения их точности, а такдаэ отсутствия возможности проведения оперативной поверки и настройк косвенными способами, альтернативными нереализуемому в реальны производс1венкых условиях способу регламентирозакному ГОС 8.005-82. Это объясняется в основном следующими причинами:

- имеется пробел в исследовании действия на КБ потенциален возможных механических ¿акторов с учетом влияния угла наклона кон аеиера;

- существующие рекомендации, , регламентирующие место встройк КБ по длине конвейера, не учитывают фактора жесткости ленты, обус лаЕлиаающего неоднозначность передачи ею давления роликоопорам пр равномерной погонной нагрузке;

- отсутствием принципиально новых решений, обеспечивающих вы сокую точность градуировки и поверки КБ простым и доступным в прс изводственных условиях способом предусматривающим статическое наг ружение весовой роликоопоры контрольным грузом.

В работе докт.техн.наук Карпина С.Б., Жуковицкого В.И., Куг нецова Б.А., Быръки В.Ф. и Еысочина Е.М., канд.техн.наук Гудовскс го Ю.В., Бочарова A.B. и Саржанова К.Б. доказано, что несмотря i

высокий кл5С;о тонкости (0,2 - 0,5 к выше) регистрирующей аппаратуры. общая погрешность КВ и средств поверки остается е общем случае значительной и основная ее доля вносится грузоприемным устройством (ГУ), встраиваемым в став ленточного конвейера.

Указанными авторами дана оценка влияния механических факторов при взаимодействии конвейерной ленты с ГУ. Однако эта оценка давалась по каждому отдельному фактору без учета "эффекта их взаимодействия". Принимая в качестве исходных материалы известных исследований. в настоящей работе для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Выполнение систематизации и классификации механических факторов и известных схем ГУ, установление "рейтинга" различных кинематических схем ГУ по степени влияния механических фактороЕ и выбор рациональной.

2. Выбор и обоснование места встройки ГУ по длине конвейера.

'3. Установление зависимостей формирования нагрузок на весовую роликоопору при действии всех существенных механических факторов с. учетом угла наклона конвейера.

4. Обоснование "двухканального" принципа определения производительности, обеспечивающего компенсацию влияния механических факторов и возможность применения кос-венного способа градуировки и поверки КВ статической нагрузкой.

5. Разработка алгоритма и средств реализации косвенного способа градуировки и поверки КВ.'

6. Разработка методики расчета конструктивных параметров ГУ.

В первой главе на основании теоретических обобщений результатов выполненных ранее исследований, дается классификация механических факторов и кинематических схем грузоприемных устройств (ГУ) конвейерных весоизмерителей.

С целью /становления "рейтинга" кинематических схем ГУ и выбора рациональной все многочисленные известные схемы были разбиты на шесть основных типое одно-, двух- и ыногороликоеых ГУ.

Рейтинг" оценивался по взаимодействию каждого типа ГУ с кал-дым из ограничительных механических фактороЕ. Критерием рациональности кинематической схемы являлась минимизация влияния всей совокупности ограничительных факторов. При этом все потенциально возможные механические факторы, рассмотренные в работа?: упомянутых вынь авторов, были разделены на два типа: "простые факторы" (погонная нагрузка материала, скорость движения ленты, угол наклона конвейера, начальное натяжение ленты .конструктивные параметры конвейера и ГУ, жесткость ленты) и "комплексные факторы". Последние формируются из перЕых и непосредственно влияют на точность НЕ, то есть являются ограничительными. К ним относятся:

1. Натяжение ленты в месте установки ГУ.

2. Силы сопротивления движению ленты.

£. Динамика материма и ленты.

4. Длина конвейера (определяет степень неоднозначности и неравномерности передачи давления на роликоопоры).

5. Первичкан ошибка ГУ (определяется технологической точностью изготовления и монтажа).

Кроме указанных факторов, при оценке "рейтинга" учитывались факторы, определяющие технике-экономические показатели КВ - "чувствительность" и "стоимость изготовления". Наибольший "рейтинг" (К -4) получила кинематическая схема, состоящая из двух отдельных одноро-ликовых "согласного" ГУ-1 и "встречного" ГУ-2 с угловым перемещением, встраиваемых в конвейерный стаЕ Еместо штатных роликоопор (рис.1).

Рис.1.

Такое ГУ признало рациональным. Его применение-позволяет реализовать "двухканальный" принцип определения производительности конвейера, аналогичный известному методу создания инвариантных систем. В этом случае обеспечивается полная и частичная компенсация погрешностей вносимых рядом факторов, т.к. они имеют по отдельным каналам противоположные знаки. В дальнейшем изложении результатов исследований оно обозначено как ДГУ (двухроликовое ГУ). Учитывая некоторую субъективность использованного на данном этапе исследований метода оценки влияния на отдельные схемы ГУ рассмотренных факторов, было принято решение о необходимости получения более строгих качественных доказательств преимуществ выбранного рационального ДГУ по сравнению с входяпдеми в него альтернативным однороликовым ГУ (ОГУ), нашедшим несмотря на низкий рейтинг И - О наибольшее распространение на производстве из-за своей простоты.

Во второй главе, с целью установления места встройки ГУ, исследуется комплексный фактор "длина конвейера". Лента рассматрива-

лась как многрпролетная шарнирно-опертая неразрывная балка, обладающая определенной поперечной жесткостью. Такое допущение оправдано, т. к. на современных мощных конвейерных установках, как правило, применяется жесткая резино-тросовая лента. Поэтому очевидн: высокая надежность полученных в результате исследований рекомендаций.

Известным в теории сопротивления материалов методом сил был! получены оценки погрешности КВ из-за неоднозначности реакций роли-коопор, показавшие,что длина минимальной зоны влияния, внутри которой необходимо встраивать КВ, составляет

Ьтп = Ю 1, (1)

где 1 - длина пролета между ролпкоопорами.

Доказано, что для конвейера длиной Ьк > 30 м существует зон 1_ц = ик - 30 1 , где величина реакции роликоопоры практически н отличается от расчетного значения Р я , обусловленного погонно нагрузкой ц. Е этом случае появляется возможность применения мето дов градуировки и поверки статической нагрузкой. Установлено, чт оптимальной точкой встройки КВ внутри зоны является точка рас положеная на расстоянии не менее 10 м (10 пролетов) от пунктов по дачи и сброса материала. Такие условия не противоречат получении ране« "рекомендациям из условия минимизации погрешности КБ по фак торам натяжения ленты и динамики материала.

В третьей главе доказывается существенность "простого факте ра" угол наклона конвейера, влияние -его на все "комплексные факте ры" и некорректность практиковавшегося ранее' правила введения результаты расчетов по реакции ГУ простой поправки на величину уг ла наклона. Поэтому при проведении исследований по установлен!

зависимостей Формирования нагрузок на ГУ были внесены соответствующие уточнения.

При исследовании влияния фактора "первичная ошибка" оценка вносимой им погрешности производилась по отклонению расчетной массы контрольных грузов (статической нагрузки), загружающих ГУ при градуировке и поверке, от фактического значения погонной нагрузки реального сыпучего материала. Это расхождение определяется неизбежными отклонениями конструктивных параметров элементов пространственной сварной конструкции ГУ при его изготовлении и монтаже от номинальных расчетных значений. Используя методы теории чувствительности, получено выражение для определения относительной погрешности КЕ при отклонении параметров элементов конструкции ОГУ (рис.1):

5-,чс - 1Д1/1 + Ли/а - До созз/ (с 0030 ± Ь з1пз) -

- ДЬ з!пз'(с ссвв ± Ь 21па) - (2)

- Ь До/оозЗ.чс созз ± Ь эХпз;] 100.

Здесь знаки "минус" и "плюс" изменяются при переходе от "согласного" ГУ-1 к встречном? ГУ-2. При рациональном ЛГУ относительная погрешность с учетом частичной взаимной компенсации погрешностей по двум каналам

5шЕ = СД1/1 + - с соз23/(с2соз23 + Ь2з1пйз)3 100. (3)

Расчетные значения относительной погрешности КВ, вносимой "первичной ошибкой", для условий испытательного стенда - физической модели конвейерного комплекса, составила при угле наклона конвейера 3x0° для альтернативного ОГУ - 4,72%, рационального ДГУ - 4,41%;

при угле наклона 3 - 15° для ОГУ - IX, ДГУ - 4,4'=. Полученный результаты показывают, что рациональное ДГУ минимизирует ;; стабилизирует влияние угла наклона, уменьшал погрешность в 2 раза. Остаточная погрешность 5№е - 4,4% превышающая допустимое регламентированное значение 5доп - 0,3£ может быть компенсирована. гак будет показано ниже, калибровкой точек подвески контрольных гругев.

При исследовании влияния комплексного фактора "натлление ленты", оценка вносимой им погрешности производилась по известному выражению

56 = Г тт ибг,„-зх - 1 Схкху. 'лгпах.' 100, >,4,)

где - Гбгг-ах естественный пронес ленты с учетом игыенс-ния натяленил ленты 6 на величину М, при переходе от холостого хода конвейера к работе под нагрузкой: гЛглач - собственный провес- ленты бег? учета намерения натдхенил ленты; ?д - просадка весовой роликос-лоры, обусловленная конечным значением лесткостп сЕ склоизыерительного датчика. Знач-кия Гб:-;;=х и Гдглах Р=;нее определялись иг условия симметрично;': деформации ленты в пролет-, имеющей место только на го-ригонтальнсм конвейере . Е работе доказана существенность влияния угла наклона на расчеты провеса ленты и следовательно, относительной погрешности. Найдена зависимость для определения величины естественного провеса ленты в месте установки ГУ на наклонном конвейере

Гв = < -в/а + Г(б/а)2 + 12б1п2о соз20]1/е> з1гГ2,з (б) Зависимость (5) позволяет производить уточненный расчет по (4)

леСТ'КОСТи Ск1ЛОнсмер1!1с,.НЬНЬП'£ ДВТЧИКОЬ , КОТС-раЯ Определяет Бе ЛИ чИп'/

погрешности КВ из-за просадки ГУ и натяжения ленты.

Б четвертой главе исследуется фактор "динамика материала и ленты", обусловленный инерционными силами воэнккэишиги при криволинейной траектории движения транспортируемого материала, и устанавливается его влияние на точность КВ с учетом угла наклона конвейера.

При движении материала и ленты имеют место положительная ГИ1 и отрицательная - Гиг составляющие дополнительных динамических нагрузок. Первая возникает при движении э пролете между роликоопо-рами по "вогнутой траектории", вторая - по "выпуклой" траектории нал роликоопорой. Е предыдущих работах ахи составляющие определялись путем интегрирования вертикальных проекций элементарных динамических сил, гак как их горизонтальные составляющие, походя иг симметричности лрофкля деформации ленты в пролете горизонтального конвейера. при пнтагригованшс взаимно компенсируются. При введение а условие задачи угла наклона конвейера 2, длины п кривизна участков ленты 01 смежных роликоопор до точки максимального провеса будут отличны друг от друга, что приводит к возникновению горизонтальных составляющих динамических нагрузок. Таким образом, для наклонного конвейера зависимости для Ри* и Ги£ определялись в виде их горизонтальных и вертикальных проекций Ри1Х и Ри«2х и Ригу и Ризу, йскоше сотавляющие динамических нагрузок

РИ1Х = с.-'(А'^+З-'Зс^)/'с2)1'"2- -

- 1'7: / А2 а1-с1д-(о.''т'л(А2+ с2)1''2} + (6) + (с-11) '(Аг+3/2(о- 1а)2)/ (А2+ (с-1±)г)1У'4 -

- уЪ / А2 агсI£((с-11)/т?(А*+ с2)1/2>,

где § - ускорение силы тяжести; А = 5/ц - с - координат; максимального провеса ленты; V - скорость движения ленты.

Ри-2х » а2 - Ь2}/2%г2, .(7)

Рту » уИцчг/£{ агс1г [с/(агА-2 + з2сг)1/г] + (8)

+ -С агс!^ [ (11-с)/(чгА-г + >,

Гигу = ч'/г/22(атсз1п Ь/г + агсз1п а'Т * Ь/г + а/г) . (й)

Здесь а,Ь - геометрические параметры контакта ленты с весово! роликоопорюй (координаты точек "набегания" и "схода" ленты с ролика) ; г - радиус ролика.

В результате выполненных расчетов на ЭВМ, с использование» наеденных зависимостей, установлено

применение рационального ДГУ не компенсирует полностью, не позволяет в 1,5...2 раза уменьшить погрешность КБ, при углах установки 3 - 13...£0°, за счет полной компенсации горизонтальных составляющих Рщх и Р'и>2х динамических нагрузок "Естречным" и "согласным" ГУ (5), (6);

погрешностью вносимой фактором "динамика материала и ленты' можно пренебречь при скоростях движения ленты V < 1,5 м'с;

обеспечить точность работы КБ с рациональным ДГУ при скоростях V > 1,5 м/с возможно путем выбора места встройки КБ, позволяющим уменьшить погрешность за счет увеличения натяженения ленты при этом, как показали расчеты, в этом случае зона встройки Н практически соответствует рекомендуемой по условию компенсаци] комплексного фактора "длина конвейера", обусловленного жесткость; ленты.

Б пятой глаье пригодятся результаты экспериментальных исследований альтернативных вариантов ДГУ и ОГУ, выполненных на стенде-Физической модели конвейерной установки разработанной е КПТИ с применением теории подобия п размерностей. Обосновывается способ градуировки и поверки Н2 статической нагрузкой.

С целью сравнительного анализа альтернативных вариантов ГУ з условиях действия комплекса факторов на наклонном конвейере, устанавливались экспериментальные зависимости о - f(q) (рис.2) и уравнения линейной регрессии, связывающие погрешность с погонной нагрузкой

5 5г- + K'¿!m (1С)

Обоснованность линейной регрессии подтверждается близостью к единице коэффициента взаимной корреляции R-j.,2. Проверка наличия генеральной корреляции производилась при уровне значимости q'mj.05. Коэффициент к' (мультипликативная составляюавя погрешности) является показателем чувсхЕИтелгксс-т К2 к входному параметру - погонная нагрузка материала qH. определяющей злилнпе таких Факторов как сопригиьленке движению и приращение натяленпк ленты. Свободный член ЗЬк характеризует систематическую (аддитивную) составляющую погрешности и вносится "первичной ошибкой", вследствие неизбежного отклонения от расчетных конструктивных и монтажных параметров ГУ. Установлено, что для рационального ДГУ мультипликативная составляющая погрешности в 7.'..3 раз, а аддитивная в 2 раза меньше чем для альтернативного ОГУ, что подтверждает теоретические еыводы об инвариантности рационального ЛГУ к изменению погонной нагрузки, сопротивлению движению ленты и ее натяжении. В соответствии с этими же выводами абсолютное значение погрешности, вносимой

2

О

-2

-4

-6

Зона изменения погрешности Д1"У;

Зона изменения логрешности ОГУ-1;

Зона изменения погрешности ОГУ-2

- ( - 5= 800 Н )= 13°

ДГУ

ОГУ-1

20 40 60 80 /юс 120 Ч.Н/м

1 >

<- ¡р ОГ У-2

т/т -

Рис.2

"перЕйчКОИ ОшИбКОИ" ДЛЯ ДГ/ и'-ТйВлЛОС'Ь ЗКЕчИТ^ЛЬКОИ v -tjk — £ п имела место исключительно на наклонном конвейере.

При постановке исследований по изысканию косвенного способа градуировки и поЕерки НЕ, исходили из положения, что ЛГУ обеспечивает компенсацию влияния всех потенциально возможных факторов кроме первичной сшибки. Таким образом, основным требованием к способу поверки, было обеспечение полной компенсации ее влияния. Идея способа заключалась в осуществлении предварительной калибровки точек подвески контрольных грузов, тоштирущих равномерный грузопоток, с помощью Салки-имитатора погонной нагрузки qM , передающей сбой вес ? s 2qUi непосредственно весовым роликам, при поднятой ленте конвейера. При етсм. действительные значения конструктивных параметров d, d'. •d", з, з - плечи рычагов относительно шарниров ГУ и угол наклона конвейера - априори неизвестны. Поэтому для компенсации погрешности вызванной первичной ошибкой процесс градуировки выполняется в следующей последовательности. Балка-имитатор-устройство статической калибровки (УСК), устанавливается на центральные ролики весовых ролпкоопор п удерживается на них нитевой связью (рис.З). Бездействие веса УСК в точках контакта с весовыми роликами А и В. адекватное весу реального материала, приводит к появлению соответствующих реакций силоизмерительнызс датчиков и показаний КЗ R-i, Ks- После демонтажа УСК на рычагах ГУ в точках Кх и К? подвешиваются контрольные грузы весом Si=G2= P/S . имитирующие погонную нагрузку qM и определяются показания КБ соответствующие реакциям датчиков Ri', Ro' после чего находлятся коэффициенты калибровки

ki= Ri/Ri' ; k2= R2/R2

(11)

Рис.3

Полученные коэффициенты "автоматически" учитывают реальные соотно шения линейных и угловых параметров ГУ и позволяют определять зк Бивалентное значение масс контрольных грузов. Практической реали зацией выполненных исследований явилось создание конвейерных весс измерительных комплексов состоящих из двухканальных электротензс резисторных КВ типа ЕКВ-4Д и принципиально новых средств их граду ировки и поверки статической нагрузкой. Разработки прошли Госу дарственную метрологическую аттестацию Карельским и Карагандински центрами стандартизации и метрологии, внедряются с 1990 года £ Ковдорском Г (Ж, тепловых электростанциях ПОЭЭ Свердловэнерго, ша> тах и ОТ ПО Карагандауголь. Экономический эффект внедрения одног комплекта КВ составляет 48 млн. руб. в ценах II квартала 1993 го;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены научно-обоснованные разработки по установлению рациональной кинематической схемы и конструкций грузоп-риемного устройства, оценке способов компенсации погрешностей, вносимых конструктивными параметрами и механическими факторами, обоснованию способов и средств поверки обеспечивающих повышение точности и расширение области применения конвейерных весоизмерите-лей.

Выполненные аналитические и экспериментальные исследования позволили сделать следующие еыводы:

1. Повышение точности и расширение области применения конвейерных вессизмэрителей (КВ) возможно только при решении задач изыскания рациональных конструкций кинематических схем их грузо-приемных устройств (ГУ), обеспечивающих компенсацию или минимизацию влияния на точность всех потенциально возможных механических факторов и позволяющих реализовать косвенный метод градуировки и поверки статической нагрузкой.

?,. Систематизация всех механических факторов и кинематических схем ГУ, качественная и количественная оценка степени компенсации последними погрешностей вносимых отдельными факторами позволили установить "рейтинг" рассмотренных схем и выбрать рациональную кинематическая схему в виде двух встречных рычажных ГУ, обеспечивающую "двухканальнын" принцип определения производительности с максимальной компенсацией влияния механических факторов и реализацию косвенного метода градуировки и поверки КВ статической нагрузкой.

3. Исследования фактора "длина конвейера", обусловленного жесткостью ленты рассматриваемой в виде неразрезной балки, позволили определить оптимальную зону встройки КВ, границы которой рас-

положены на расстоянии не менее 10 м от места подачи материала на конвейер и сбрасывающего барабана, а также минимальную длину конвейера - 30 м, при которой возможно применение косвенного метода градуировки и поверки статической нагрузкой.

4. При применении рационального ГУ по сравнению с альтернативным, нашедшим наибольшее распространение на производстве одно-роликовым ГУ, обеспечивается

-полная компенсация влияния сопротивления движению ленты и асимметричной ее деформации на наклонном конвейере;

- уменьшение погрешности КВ в 6...8 раз из-за натяжения ленты;

- уменьшение погрешности КВ в 2 раза из-за "первичной ошибки", вносимой конструктивными параметрами ГУ.

5. На величину погрешности КВ, вносимой фактором "динамика материала и ленты", существенное влияние оказывает угол наклона конвейера, который определяет асимметрию деформации ленты в пролете и натяжение ленты в месте установки КВ, применение рационально1 го РУ позволяет существенно снизить влияние динамических нагрузок за счет полной компенсации их горизонтальных составляющих.

6. Снижение погрешности КВ до 0,3% при скоростях движения ленты выше 1,5 м/с возможно выбором места встройки КВ, обеспечивающим уменьшение динамических нагрузок за счет увеличения натяжения ленты и радиуса кривизны траектории движения транспортируемого материала.

7. Обоснован принцип построения структурной схемы КВ на базе рационального ГУ, предусматривающего передачу давления "согласного" и "встречного" ГУ на. собственные силоизмерительные датчики, расположенные по обе стороны конвейера.

8. Обоснован и разработан алгоритм принципиально нового косвенного способа градуировки и поверки КВ без пропуска сыпучего ма-

териала путем передачи КБ единицы массы балкой-имитатором погонной нагрузки, загружающей непосредственно весовые ролики рационального ГУ.

9. По результата»/, проведенных исследований разработан конвейерный весоизмеритель гКЕ-4Д, позволяющий получить высокую точность взвешивания как на горизонтальных, так и на наклонных конвейерах п отличающийся возможностью реализации косзенкого способа поверки статической нагрузкой, защищенного авторскими свидетельствами. Конвейерные весопзмерптеди я способ их поверки прошли Государственную метрологическую аттестат® и внедряются с 1990 года на предприятиях Республики Казахстан и России.

Основные полсженпл диссертации опубликованы в следующих работах :

1. Гудэвский G.B., Бочаров A.B., Снк В.М. Еыбор моделей и алгоритмов оценки точности конвейерных вессизмерптелей :: средств их поверки //Сб. Систем« транспорта горнорудных предприятий. - Караганда: КП7И. 195"' - с.5''-62.

2. ГудоЕский Ю.Е., Син В.М,, Раснер М.И., Жилин H.H. Автоматический учет суды на обогатительной фабрике Костомукшского ГОК ■/Горный журнал. Мин. металлургии. - 1-391. - ИЗ.

3. Гу"доБС'Кий Ю.В. , Донис В.К,. Син В.М. Косвенный метод -¡сверки конвейерных весов Измерительная техника, - 1992. - N 5.

4. Син В.М., Кушнеров В.А. Способ контроля точности конвейерных весов и дозаторов статической нагрузкой //Сб. Интенсификация технологических процессов на угольных шахтах:КПТИ - 1988 - с.55-60.

Б. Син В.М. Разработка и исследование математических моделей весоизмерительных комплексов //Сб. Автоматизация технологических процессов промышленных предприятий: КПТИ - 1989.

6. A.c. 1758443CCCCF), МКИ GO13 11/14. Способ градуировки и.

поБёрш KOK55K9pKbiZ escoe / 5.К. Докис, ¡O.E. Гудовскии, A.B. Бочаров, В.М. Спк, А.Ю. Брошёль и И.А. Галш - N 4731S52; Заявлено 28.08.39; Опубл. 30.08.92, Бюл. N 52.

7.A.c. 1824523(СССР), МНИ G01G 11/14. Способ градуировки и поверки конвейерных весов /В.К. Донис,Ю.Б. Гудовский, Б.М.Син, А.Б.Бочаров, С.Б.Фокин и И.А.Галин - N 4886085; Заявлено 29.10.50; Опубл.30.06.ЭЗ,Еюл. N 34.

8. А.с. 1750350 С СССР), МНИ БОЮ 23/01. Способ градуировки и поверки' дозаторов непрерывного действия /В.К. Донш.Ю.Е. Гудовский, А.В.Бочаров, К.Е.Саржанов, Б.М.Син, - N 4159670/24-10; Заявлено £0.11.85;Опубл.07.03.92,Бюл. Н 33.

Личный вклад соискателя в опубликованных работах, которые выполнялись в соавторстве: /1/ - анализ дополнительных погрешностей определения производительности обусловленных углом установки и длиной конвейера, проведен расчет статистических параметров косвенных способов поверки для конвейерных весоизмерителей кл. точности .'1,5 и 2,0; /2/ - участие в разработке методики метрологической аттестации; /3-'- идея косвенного метода поверки КБ. разработка методики и аппаратуры поверки; /4/ - анализ условий эффективного применения косвенного метода градуировки и позерки конвейерного зесоизмерителя статическим нагружением грузоприемного устройства; /6/ - предложена рациональная схема грузоприемного устройства, реализующая "двухканальный" метод определения производительности; /7/ - идея способа градуировки и поверки ИВ, обеспечивающего компенсацию погрешностей вносимых конструктивными параметрами грузоприемного устройства, алгоритм калибровки точек нагружения грузоприемного устройства контрольными грузами; /8/ - разработка методики градуировки и поверки, проведение стендовых испытаний.

у

М А 3 М ¥ Н Ы

Бул жумыстьщ непзп максаты, дол олшейтш таразаны, тынымсыз б1р к;алыпта жук тасмалдайтын таспалы машинага (ленточный конвейер) тацдау аркылы, денешц жук квтерга к;озгалатын орнына, утымды улпмен тшмд! таразы к;¥РальшыЦ бетше влшем сызыцтарын туырш, жукт1 элшеу.

Осы окды 1ске асыру ею багытта, ягни непзп жумыс ешмш бейнелеп , таспадагы жук к,озгаласыныц айырмасына эсер етш, есесш толтыратын уйлес1мд1 (конструкцияны) жук тасымалдайтын машина белшектерше тшмд1 пайдаланган.

Гылыми едбект1 орындаушы сарлык, козгалыс куштерд1 реттеп жэне к,озгалыш куштердщ

болшсктер1н улплеп жуктаситын таспа таразысына сапальтк;, сандык, бага берш, олшемде кететш к,ателпстердщ есесш толтыруга таспаиыц келбеу шамасы мен оньщ орнык,тылы?ы еснер1лген.

Бул едбектщ магынасы, ортурл1 козгагыш куштердщ, жук кетертш бвлшектердщ улпсше к;андай дэрежеде, елшемде кететш х.ателжтер орнын толтыру мункшшШпмен оньщ таспа машинансында таразы елшемш реггеу жэне к,ышыгыршык;тьщ утымды улпсшщ эрб^р эсерлер1 анык,талгаи жагдайларга багынышты таразьщыц шыгыршык, тчрек тыянагына к,отерщ}й к,уаттыц мункшдж шпатын дел анык,тайтын эсерш еренше жаца тас1лмен таразыга елшеу сызык,тарын белплеп, таспа машинасыныц таразысын, тексеру таразысынан вткен жукпен тексерш, алдын ала нуктелермен к,огымша коиярым колибрлеуде.

Жумысты ш жузшде пайдалану к;ундылыгы; еркеше улпдеп таспа таразысыныц елшем белпсш вз1 ашк;ан жаца ашк,ан тэс1лде тшмд1 к;уралмен елшем сызьщтарын таспа таразысын тец салмак,ты к,уат кушпен тексер!лушде.

RES U-M E

The work aims at the increasing of the precession and the widening of the belt weightometers' application, field by the choose of the rational cinematic chart and of the load receiving device's setting location, by working out the method and means of the graduation and the check with a static loading.

The conception of this work consist of the output's determination by the "double-track-channel" principle and of the conveyer goods fratlic's imitation. This method provides the compensation of the conveyor's constructive an operating parameters influencing on the precession.

The author has carried out the systeniatization of all mechanical factors, and the cinematic charts of the belt weightometer's load receiving devices, one has given the qualitative and quantitative appreciation of the compensating rate by the latters of the errors inserted by some factors taking into consideration the conveyor slope angele's and conveyor belt hardness' influence.

The scientific importance of the work is in the rating's determination of the different load-receiving devices cinematic charts depending on the rate of the compensating. Those of the factors that restrict the belt weightometer's application field. The importance of the work is in the choice of the rational doubleroller chart on the criterion of the factor influence's minimization. It's in the determinating of the depends of the loading's forming on the weight roller-pier, that provide to make the quantitative application of all potential factors' influence on the output's determinating; in the substantiation the new belt weightometer's checking and graduating method by the test masses with the premeditated calibration of the fulcrums.

The practical significance of the work is in the designing of the principle shames and the constructive executing of the belt-weightometer, and it's in the new method of the belt weightometer's checking and graduating with the static loading.