Исследование футеровок приводных барабанов для ленточных конвейеров угольных шахт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Жариков, Виктор Сергеевич

• Жариков, Виктор Сергеевич
• кандидат технических наук
• 1973

Оглавление диссертации кандидат технических наук Жариков, Виктор Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИИ И СХЕМ

ПРИВОДНЬК УСТРОЙСТВ ЛЕНТОЧНЫХ'КОНВЕЙЕРОВ

§ 1. Существующие точки зрения на область применения одно- и многобарабанных приводов.

§ 2, Классификация приводных устройств ленточных конвейеров.

§ 3. Приводные барабаны,передающие тяго -вое усилие трением без дополнитель -ного прижатия конвейерной ленты.

§ 4. Сравнительная оценка тяговой способности различных конструкций и схем барабанных приводов.

ГЛАВА П. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ. ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ С ПРИ -ВОДНЫМ БАРАБАНОМ.

§ 1. Существующие представления о пере -даче тягового усилия приводным фу -терованным барабаном.

§ 2. Исследование зависимости коэффици ента трения от различных факторов

A. Влияние загрязнения контактных поверхностей на величину коэффициента сцепления конвейерной ленты с приводным барабаном

Б. Влияние удельного давления и скорости упругого скольжения на коэффициент сцепления.

B. Влияние свойств материала и геометрической формы футеровки приводного бараоана на коэффициент сцепления.

§ 3. Цели и задачи исследований.

ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВО!

СИЛЫ В ПРИВОДЕ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ. ПАРАМЕТРОВ ФУТЕРОВОК ПРИВОДШХ БАРАБАНОВ

§ 1. Физическая сущность процесса взаи -модействия конвейерной ленты с эластичной футеровкой.

§ 2, Исследование связи между деформациями футеровки и окружными силами

§ 3. Исследование связи между деформациями футеровки и поперечными силами на приводном барабане.

ГЛАВА 1У. АНАЛИЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВОЙ СШШ ПРИВОДОМ С ГИБКОЙ ОБЪЕМНОЙ СВЯЗЬЮ.«

§ 1. Постановка задачи.

§ 2. Определение потерь энергии на упругие деформации футеровки и конвей -ерной ленты.

§ 3. Инженерный метод определения основных энергетических показателей при

A J л /ч вода.

ГЛАВА У, ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

§ 1. Экспериментальный стенд СИС-2.

§ 2. Экспериментальный стенд СБ-2. \Z%

§ 3. Специальная аппаратура и измери тельные приборы.

§ 4. Программа и методика исследования взаимодействия конвейерной ленты с футеровками.

ГЛАВА У1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВА -НИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОНВЕЙЕРНОЙ JIEHTH С ФУТЕРОВ^АШ ПРИВОДНЫХ БАРАБАНОВ.

§ 1. Результаты исследований влияния типа и Параметров футеровок на тяговую способность приводного барабана

§ 2. РеЬультаты исследования влияния различных факторов на коэффициент сцепления

Jlffii

ГЛАВА УП* МЕТОДИКА РАСЧЕТА ФУТЕРОВОК И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ИХ ДЛЯ ПРИВОДНЫХ

БАРАБАНОВ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ

§ 1. Выбор оптимальных параметров эластичной футеровки.

§ 2. Методика определения параметров фу-теровок для приводных барабанов ленточных конвейеров.

§ St Рекомендации по изготовлению футеро

§ 4. Технико-экономическое обоснование эффективности применения футерованных приводных барабанов,.

ВЫВ О Д Ы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование футеровок приводных барабанов для ленточных конвейеров угольных шахт»

Директивами XX. 1У съезда КПСС намечено к 1975 г. довести добычу угля до 665-695 шш.т в год. Для достижения этой цели необходимо перевооружить угольную промышленность на базе использования высокопроизводительных, надежных горных машин• В этом перевооружении значительное место отведено конвейеризации процесса транспортирования [l] • концу 1975 г. будет закончена конвейеризация всех на -клонных стволов, служащих для выдачи угля, всех участковых уклонов и бремсбергов, а также около 25% наклонных выработок с углами подъема более 18° [2] . Общий уровень конвейериза -ции наклонных стволов, уклонов и бремсбергов к концу 1975 г, достигнет 70£« К этому времени предусматривается конвейеризация транспортных штреков в бремсберговых и уклонных полях.

Конвейеризация магистральных выработок в основном будет осуществлена за счет ленточных конвейеров, которые сохранят свое доминирующее значение, по сравнению с другими типами конвейеров, по крайне мере, на ближайшие 10-15 дет.

В этой связи необходимо дальнейшее усовершенствование ленточных конвейеров* В настоящее время отечественной резинотехнической промшленностыо освоен выпуск высокопрочных конвейерных лент. Для использования этих лент с высокой степенью реализации их прочности необходимы приводы с высокими тяговыми свойствами. Задача по созданию таких приводов особенно актуальна для ленточных конвейеров, к приводам которых предъявляются требования малогабаритности и возможно малого веса*

Необходимость обеспечения высокой тяговой способности и эксплуатационной надежности конвейерных приводов предъявляет к конструкциям приводов дополнительные повышенные требования, удовлетворение которых возможно только на основе решения ряда научных и технических задач. Одной из таких сложных задач является обеспечение необходимо^ тяговой способности и эксплуатационной надежности футерованных приводных барабанов, в крайне неблагоприятных условиях загрязненности, повышенной влажности.

Исследованию процесса передачи тягового усилия трением и взаимодействию конвейерной ленты с эластичной футеровкой посвящены научные труды А.О.Спиваковского, А.В.Андреева, Н.С. Полякова, Б.А.Кузнецова, Н.Я.Биличенко, Й.Г.Штокмана, М.А. Котова,В.А.Дьякова, В.М.Адамчука, В.К.Смирнова,В.Й.Чуканова, В.Й.Моссаковского, В.М.Вдооодна и других отечественных ис -следователей и специалистов,внесших большой вклад в теорию передачи трением и в создание совершенных конструкций шахт -ных ленточных конвейеров.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке методики расчета параметров футеровок и рекомендаций по изго -товлению их для приводных барабанов шахтных ленточных конвейеров.

В результате работы составлена " Инструкция по определе -никз параметров и изготовлению в Ц9ММ и рудоремонтных заводах комбинатов опытной партии эластичных огнестойких футеровок для приводных барабанов ленточных конвейеров", которая утверждена МУЛ СССР.

Экспериментальные исследования выполнены в Лаборатории рудничного транспорта Института горного дела им.А.А.Скочин -ского.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Жариков, Виктор Сергеевич

Выв о д ы

1. В результате сравнительного анализа тяговой способности различных конструкций и схем барабанных приводов выяв*» лено, что рациональный предел полезного использования прочности конвейерной ленты взаимодействующей с однобарабанным приводом соответствует коэффициенту сцепления^/=0,4*0,45, который может быть обеспечен в условиях угольных шахт путем применения эластичных футеровок с определенными параметрами,

2. Обзор существующих представлений о передаче тягового усилия футерованным приводным барабаном показал,что этот процесс до настоящего времени рассматривался без учета реологических свойств, геометрических размеров и типа рисунка рифоеной футеровки,оказывающие существенное влияние.

3. Коэффициент Jt при загрязнении гладких резиновых футеровок в условиях угольных шахт снижается от 0,80 до 0,2. Высокофрикционные жесткие футеровки не могут использоваться для передачи тяговой силы высокопрочным синтетическим лентам, вследствие вызываемого интенсивного износа нижней обкладки конвейерной ленты.

4. Теоретический анализ взаимодействия конвейерной ленты и футеровки с учетом их объемной деформации показал, что при передаче значительных тяговых усилий касательные напряжения ( и поперечные деформации) по ширине барабана необходимо учитывать при выборе параметров футеровок и определении более точной величины и действительного направления суммарных касательных напряжений.

Для резиносмесей твердостью 30*35 ед.по Шору и выше при 2

Р - 1*6 кГ/см величины изменения радиуса приводного бара -бана (из-за радиальной деформации футеровки)становится малозначительной и ей можно пренебречь.

Увеличение толщины футеровки и особенно ее рифленой части способствует увеличению тяговой способности приводного барабана.

5. В результате анализа энергетических параметров процесс; передачи тяговой силы выявлено,что коэффициент сцепления за висит от всех геометрических размеров и физико-механических свойств ленты,футеровки и привода в целом»

Изменение параметров эластичной футеровки и конвейерной ленты оказывает влияние на к.п.д.приводного барабана.

6. На величину коэффициента сцепления кроме удельного давления и скорости скольжения оказывают влияние геометриче кие размеры, тип рисунка и упругие свойства футеровки.

Интенсивное падение величиныJtf происходит до нормальной нагрузки 6 кг/см^, после чего кривая зависимости выполажи-вается, Зависимость величины f1 от увеличения твердости футеровки имеет пологопадающий характер. Использование футеровок для приводных барабанов целесообразно до максимального удельного давления 6*7 кг/сь?. При определении расчетной величины рк влияние скорости упругого скольжения можно не учитывать.

Шевронная футеровка обеспечивает наиболее стабильное значе« ние коэффициента сцепления, который в режиме нормальной работы привода равен 0,4-0,45, при среднем удельном давлении не более 3*4 кГ/см2.

7. Экспериментальные исследования показали, что с увели -чением предварительного натяжения ленты величина тягового фактора ^^уменьшается,но тяговое усилие F возрастает,по -этому наиболее правильно следует сравнивать тяговую способность приводов не по тяговому фактору,а по F или Ни z j-f коэффициенту использования прочности ленты,

8. При выборе типа резиносмесей для футеровок следует учитывать их прочность на отслаивание, отрыв и потери на внутреннее трение,которые характеризуют усталостную прочность материала.

9. В шахтах с пожароопасными условиями следует применять только огнестойкие футеровки из резиносмеси ИРП-1258.

10. Рациональная величина угла между канавками шевронной футеровки,с точки зрения наилучшего эффекта самоочищения, составляет 120*140°.

Канавки следует изготавливать только со скругленным дном.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1* Выполнен анализ существующих конструкций и схем приводных станций ленточных конвейеров , составлена классификация приводных устройств и произведена качественная оценка 4 этих приводов.

2. На основании выполненных исследований разработана и экспериментально подтверждена теория взаимодействия конвейерной ленты и футеровки приводного барабана с учетом их объемной деформации.

Исследовано влияние радиальных и тангенциальных ( по ширине барабана) деформаций футеровки и ленты на процесс передачи тяговой силы.

3. В результате исследования энергетических параметров процесса взаимодействия футеровки и ленты выполнен анализ влияния геометрических и физикомеханических параметров ленты и футеровки на процесс передачи тяговой силы.

4. Экспериментальные исследования полностью подтвердили теоретические выводы о том, что на коэффициент сцепления оказывают влияние форма, вид рисунка м свойства материала футеровки.

Исследована зависимость коэффициента сцепления ленты с футеровкой от величины удельного давления и скорости скольжения во всем рабочем диапазоне для существующих и проектных конструкций конвейеров, на основании чего даны конкретные рекомендации.

5. Обоснованы и сформулированы основные технические тререзаны для бования на изготовлениеуфутеровок,

6. Определены оптимальные параметры футеровок, даны рекомендации по выбору типа реэиносмесей,

7, Предложена технология изготовления быстросъемных футеровок для приводных барабанов,

8, В результате технико-экономического сравнения доказаны преимущества шевронных футеровок перед гладкими,

9, На основании выполненных исследований разработана методика расчета параметров эластичных футеровок для приводных барабанов шахтных ленточных конвейеров, которая одобрена и утверждена отделом подземного транспорта МУЛ СССР и принята к использованию институтом ДОНГЙПРОУГЛЕМАШ•

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Жариков, Виктор Сергеевич, 1973 год

1. Приказ 1 350 МУП СССР» 0 мероприятиях по техническому перевооружению угольной промышленности.!.,10 октября 1968.

2. Изучение условий работы подземных ленточных конвейеров и разработка проекта правил их эксплуатации.Отчет ЙГД им. А.А.Скочинского по теме М 18,а ( этап 2), 1968.

3. Кузнецов Б.А.-0 типе приводных станций для уклонных ленточных конвейеров.Уголь Украины, 1958, Л 7.

4. Молтусов Г.П. Влияние коэффициента трения на весовые и стоимостные показатели приводного устройства ленточных конвейеров.Тр. Свердловского горного института,1968,вып.51.

5. Патент США № 3142192, кл. 74-230

6. Авторское свидетельство $ 88076 "Бюллетень изобретений", 1951; Ш 1

7. Патент ФРГ Л 841562, кл. 81е,9

8. Патент США Л 2976738, кл.117-133.7

9. Адамчук В.М. Исследование тяговых способностей футерованных различными материалами приводных барабанов ленточных конвейеров. Труды ин-та ВНИШТМШ "Конвейеры",!. ,1961,19(20,

10. Бар И. Исследование работы мощных ленточных конвейеров. Сб.трудов кафедры " Строительные машины" МИСИ,1961,1 39

11. Кобринский С.А. Исследование футеровок приводных барабанов ленточных конвейеров. Горные машины и автоматика.ЕЙТИУП,!,, 1961, 14.

12. Котов М.А., Дьяков В,А. Некоторые вопросы теории привод -ного барабана ленточного конвейера.Сб."Проблемы совершенствования технологических схем и средств рудничного транспорта.Изд." Наука", 1967.

13. Патент США Л 2603099, кл. 74-230.6

14. Патент США Л 3363476, кл. 74-230.4

15. Патент США Л 3392594, кл. 74-230.6

16. Патент США Л 3055229, кл. 74-230

17. Патент ФРГ Л 905112, кл. 81е,91962, 13, Л 2

18. Дыдзинский В.В., Листров О.Ф.,Понасенко В.Ф. Влияние некоторых конструктивных элементов приводного барабана на работу ленточного конвейера.Сб.научных трудов Н.-и.горнорудного ин-та УССР, 1970, Ш 14.

19. Давидович Э.Я. Пневмокатки в качестве приводных барабанов ленточных конвейеров."Уголь Украины*, 1962,Ш 1.

20. Патент CluA # 2243536, кл. 198-203

21. Авторское свидетельство Ш 92463, Бюлл.изобретений,1951,110

22. Патент США i 3430506, кл. 74-230.6

23. Авторское свидетельство № 201207. Бюлл,изобретений,1967,

24. Патент США Ш 2707403, кл. 74-230

25. Патент Франции I 1589195, кл, 1366, 39/00

26. Патент США Ш 2161270,кл. 74-230

27. Дьяков В.А., Жариков B.C., Приводные устройства ленточ -ных конвейеров. Брошюра,НШинформтяжмаш,!. ,1972

28. Гуськов П.И. Тяговые возможности привода конвейера с магнитным притяжением стальных и резинотровоых лент. Труды Н.-и.и проект,констукт.ин-та по добыче полезных ископаемых открытым способом,1965, вып.4.

29. Андреев А.В. Передача трением.Машгиз1963.

30. Анчаров Й.Л. Основы автоматизации привода трения применительно к ленточным конвейерам горной промышленности. Канд .дисс.М., 1963.

31. Чуканов В.И. Исследование тяговых свойств приводных станций шахтных конвейеров с резинотросовыми лентами \ КРУ-350, КРУ-260, КРУ-900. Жанд.д и ее., М.,1964

32. Энтин Г.Я. Распределение усилий (напряжений) в гибких растяжимых нитях,охватывающих абсолютно жесткие шкивы. Сб. фрикционный привод гибкого тягового органа» Материалы к-научно-техн.дискуссии,М.,1963.

33. Моссаковский В.И., Рудяков Г.З.,Салитренник В.Б. Исследование взаимодействия конвейерной ленты и упругой футеровки барабана.Из в.Днепропетровского горного ин-та,

34. Поляков Н.С., Смирнов В.К. Взаимодействие конвейерной ленты с барабаном.G6. Вопросы рудничного транспорта, 11,

35. Высочин 1.М., Смирнов В.К. Взаимодействие конвейерной ленты с футерованным приводным барабаном.Сб.Вопросы рудничного транспорта.10,1969.

36. Котов М.А., Дьяков В.А. Расчет упругих футеровок приводных ^барабанов ленточных конвейеров.НМИинформтяжмаш,вып.6»

37. Андреев А.В. Испытания шахтных ленточных конвейеров* Сб. Вопросы рудничного транспорта. Углетехиздат,1954.

38. Биличенко Н.Я. Экспериментальное определение коэффициента трения ленты о барабан. Сб. Вопросы рудничного транспорта, Углетехиздат, 1954.

39. C/i&£ Zdenek. fozscAanesezgeS/iLsse a fez Sand an-tueSe . ,t FtecSezpez FazszA^scA * S&62, /v?23D

40. Высочин E.M.,Смирнов В.К. 0 сцеплении конвейерной ленты с барабаном. Сб. Вопросы рудничного транспорта М 11, изд.11 Недра и, 1970.

41. Шалломах А. Трение и истираниерезины. " 1",$ 5, 1958.

42. Чуканов В.И. Трение и сцепление ленты и барабана при их движении. Горные машины и автоматика,! 6, 1963.

43. Дьяков В.А. Исследование передачи тяговой силы барабаном с упругой футеровкой в приводах рудничных ленточных конвейеров,Канд. дисс.М. , 1955.

44. Дерягин Б.В., Ратнер С.Б. 0 роли механической и молекулярной шероховатости при внешнем трении. ДАН СССР,т.103, Ш 6, 1955

45. Бартенев Г.М. 0 законе трения высокоэластических материалов по твердым гладким поверхностям.ДАН СССР,т. 103,1 6. 1955.

46. Бартенев Г.М. 0 молекулярной природе трения резины " Коллоидный журнал",т.18,вып.2, 1956.

47. Лаврентьев 13.13. Экспериментальное исследование закона трения резины в широком интервале нормальных давлений. ДАН СССР,т.115, * 4, 1957.

48. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. О законе трения при упругом контакте поверхности. ДАН СССР,т.141,» 2, 1961.

49. Уакп /-/-£} TAies Р. „ ИпЫвисАа/гд de% ttra/tuSer-tzcx^u/iQS -'Veznaft/iisse zu/ische/г Frizdet балdez/i und JntгceSstzomme&i „ frau^sc/ia^ uAd &ummc /96/, /У, ^£>6

50. Гутьяр E.M. Скольжение ремня на шкивах.Вестник металлопромышленности, М., 1937, Ш 1В

51. Депляев М.В. Передачи с гибкой связью.Оборонгиз,1941.

52. Иванов Е.А» Ременные передачи.Госгортехивдат, 1946.59. (pZi/Timet //-J, Tfwzrnan 2>. Определение скорости скольжения ленты на приводном барабане.1956, 16, Л 132, 147, 149

53. Biade К., Bait? W. UniezsucAune zfo/i Зе^аое/г ^dz JfitzLeSszzommedn tfon Gaz^a/id/dzdezez/z.

54. JezjSautecA/iU". /$££, /£.//<>£

55. Бартенев Г.1.,Захаренко И.В. Зависимость между статическим модулем упругости и твердостью резины"Каучук и резина4, Ш 1, 1У58.62. 6о£е£ £F 0>a/7imiJedezrz Sezfa. Spzime^z 1945. r r <?

56. Qoiei £, F Веш/гпиля iz/zd ёез^а&илд zfo/z foam/vifedezn. Зег&л. Spzc/zfez. /965

57. Потураев B.H. Резиновые и резинометаллические детали машин. Изд."Машиностроение*,М.,1966.

58. Ратнер С.Б., ,Сокольская В.Д. Влияние твердости резины на коэффициент статического трения без смазки. ДАН СССР т.99, Г3, 1954

59. Штокман И.Г. К теории привода ленточного конвейера, Сб."Вопросы рудничного транспорта". Углетехиздат,1954

60. Дехницкий С.Г. Анизотропные пластинки.0ГИЗ,Госгехиздат, 1947.

61. Бидерман В.Л. и др. Исследование связи между деформаци-■ ями каркаса и протектора шины и силами в площади ееконтакта с дорогой.Сб.реаино-конструкционный материал современного машиностроения,Изд.и Химия",М., 1967.

62. Кузнецов Б,А. Тяговая способность двухбарабанных приводных станции ленточного конвейера с независимым приводом. Go. Вопросы рудничного транспорта.Госгортехиздат, вып.3, 1959

63. Ьирабов Р.В. Исследование процесса качения упругих тел и смежных явлений в передачах трением,докт.дисс.,1967.

64. Карбасов О.Г. Напряжения в ленте при работе ленточного конвейера.Сб.Транспорт горных предприятий.Изд."Недра", М., 1963.

65. Яковлев Q.M. Закономерности изменения модуля упругости прорезиненных конвейерных лент и влияние его на напряжения изгиба. Известия ВУЗов.Горный журнал7, 1959.

66. Штокман И,Г, , Зппель Л.И. Прочность и долговечность тяговых органов."Недра", М., 1967.

67. Биличенко Н.Я.,Высочин Е.М., Завгородний Е.Х. Эксплуатационные режимы ленточных конвейеров.Киев,1964.

68. Бьяжи П. Конвейеры с резиновой лентой.Госгортехиздат,1969

69. Лепетов З.А. Расчеты и конструирование резиновых техни -ческих изделий и форм. Изд."Химия"Ленинград, 1972.

70. Корн Т. Справочник по математике.Изд."Наука",М.,

71. Сегаль А,И. Прикладная теория упругости."Судпромиздат", Ленинград, i9b9.

72. Ре^зниковский М.М., Лухомская А.И., Механические испытания ааучука и резины.Изд."Химия",М., i968.

73. Григорьев Е.Т. Расчет и конструирование резиновых амортизаторов «Машгиз,i960.

74. Шариков B.C. Выбор параметров эластичной футеровки приводного барабана ленточного конвейера,Сб.Развитие и совершенствование шахтного и карьерного транспорта".Изд.1. Недра", М., 1973,

75. ВЗ, Кузнецов В.А. Ренгевич А.А», Шорин З.Г. и др. Транспорт горных предприятий. Изд."Недра", М., 1969.84, Справочник Резинщика. Изд."Химия",М., 1971,

76. Спиваковский А.О., Дьяков В.Н. Транспортирующие машины. Изд." Машиностроение",М., 1968,9.zel/riotoien Sboeittornme£6andant%ie Sen1. Ш7, /7, М?&

77. Методика обработки эмпирических данных. РТМ-44-62.

78. Скогорев, Суслов 0.11. Применение математики и электронной техники в угольной промышленности. Изд."Недра",М.,1965

79. Спиваковский А.О. К вопросу об установлении диаметра барабанов ленточных конвейеров.Изв.ВУЗов.Горный журнал, 19Б4, Л 10.

80. Спиваковский А.О., Потапов М.Г., Котов М.А. Карьерный конвейерный транспорт. Изд."Недра", 1965.

81. МолтусовГ.П. Аналитический метод определения оптимальных параметров карьерного конвейерного транспорта при пере -мещении крупнокусковой горной массы. Канд.дисс.Свердловск, 1969.

82. Технико-экономическое сравнение видов карьерного транс -порта. Центральный научно-исследовательский институт экономики и научно-технической информации угольной промышленности.!., 1967.