авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Обоснование рациональных параметров канатных ловителей для шахтных конвейеров с подвесной лентой

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи


ФЕДОРОВ Федор Владимирович

Обоснование рациональных параметров канатных

ловителей для шахтных конвейеров

с подвесной лентой

Специальность 05.05.06 Горные машины









Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2009

Работа выполнена в государственном образовательном

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


Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор

Ю.Д. Тарасов


Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

И.П. Тимофеев

Кандидат технических наук

А.Н. Коровников


Ведущее предприятие ОАО «Гипронеруд»


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


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


Автореферат разослан 27 ноября 2009 года



Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор В.В. ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

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



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

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

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

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи исследования:

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

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

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

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

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

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

Методы исследований: В основу проведенных исследований положен системный подход к изучаемому объекту. При решении поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий патентно-информационный анализ, анализ существующих конструкций и методик расчета улавливающих устройств, теоретический анализ с использованием методов классической теоретической механики и экспериментальные исследования на лабораторной модели.


Научные положения, выносимые на защиту:

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

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


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

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




Практическая значимость работы:

  1. Предложена технически эффективная конструктивная схема улавливающего устройства канатного типа для конвейера с подвесной лентой, позволяющая надежно улавливать оборвавшуюся ленту наклонного конвейера с подвесной лентой при минимальном тормозном пути и максимальной величине тормозного усилия.
  2. Разработана методика расчета и выбора параметров улавливающего устройства канатного типа для конвейеров с подвесной лентой.
  3. Разработан алгоритм и программа на его основе для расчета улавливающего устройства канатного типа, рекомендации по их расстановке по грузонесущей ветви тягово-несущего контура конвейера в зависимости от его продольного профиля и выбору необходимого их количества для конвейеров с подвесной лентой.

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

  • на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2006, 2007, 2008 годах в СПГГИ (ТУ);
  • на 5-ой Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения», Воркута 11-13 апреля 2007г.;
  • на научной конференции «Неделя горняка – 2008», Москва (МГГУ) 28.01.-01.02.2008г.

Личный вклад автора:

  • разработана уточненная математическая модель системы улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой;
  • предложена технически эффективная конструктивная схема улавливающего устройства канатного типа для конвейера с подвесной лентой, исключающая возможность дополнительного разрыва поперечно смещенной ленты;
  • разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой, выполнены экспериментальные исследования на нем;
  • установлены закономерности формирования тормозного усилия при улавливании оборвавшейся ленты наклонного конвейера с подвесной лентой улавливающим устройством канатного типа.

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

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

Содержание работы

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

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

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

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

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





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

защищаемые научные положения

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

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

 Схема КсПЛ с канатным ловителем 1 –-0

Рис. 1. Схема КсПЛ с канатным ловителем

1 – плоскость наклонного участка конвейера; 2, 11 - стойки; 3, 12 – варианты поперечных связей; 4- кронштейны; 5, 10 – направляющие; 6 – транспортируемый груз; 7 – продольная ось;8 – грузонесущая ветвь; 9 – ходовые катки; 16 – минимальный зазор; 13, 18 – точки крепления ловителя; 14 – нерабочая ветвь; 15 – постоянный минимальный зазор; 17 – гибкий элемент; 19 – направление движения ленты после обрыва; l – стрела провеса гибкого элемента; H – стрела провеса грузонесущей ветви

Улавливание оборвавшейся конвейерной ленты канатным ловителем достигается тем, что на наклонном конвейере с подвесной лентой, между грузонесущей и нерабочей ветвями ленты размещены гибкие элементы, свободные концы которых закреплены на стойках конвейера (Рис. 1.). После обрыва ленты рабочая ветвь под действием веса самой ленты и веса транспортируемого груза начинает скатываться вниз и вместе с ней относительно точек крепления ловителя под действием силы тяжести начнут проворачиваться гибкие элементы. После входа в контакт с грузонесущей ветвью ленты за счет возникших между ними сил трения гибкие элементы будут продолжать проворачиваться, подпирая грузонесущую ветвь ленты снизу при все увеличивающимися силами трения. Под действием этих сил трения происходит улавливание грузонесущей ветви ленты. Скатывающаяся вниз нерабочая ветвь ленты, которая имеет практически нулевое натяжение, немного провисает. За счет минимального зазора нерабочая ветвь ленты входит в контакт с поперечными связями, по которым она начинает перемещаться, в результате чего также затормаживается. Таким образом происходит улавливание обеих ветвей ленты после ее обрыва.

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

, (1)

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

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

,

где Кн — коэффициент, учитывающий неравномерность захвата ленты при ее улавливании несколькими (nл) ловителями, Кн > 1.

Начальная приведенная масса для грузовой и холостой ветвей:

; (2)

, (3)

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

Статические сопротивления движению улавливаемого участка грузовой ветви при скатывании ленты:

; (4)

для улавливаемого участка холостой ветви:

, (5)

где q, qл, qр – линейная масса груза, ленты и вращающихся частей роликоопор соответственно, кг/м; – угол наклона конвейера, град.

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

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

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



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.