Обоснование рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой для предприятий горной промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Лунев, Даниил Евгеньевич

• Лунев, Даниил Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лунев, Даниил Евгеньевич

Введение.

1. Анализ изученности вопроса. Постановка целей и задач исследования.

1.1. Современные ленточные конвейеры и конвейеры с подвесной лентой.

1.2. Обзор публикаций по теме.

1.3. Цель и задачи исследования.

Выводы.

2. Исследование участков конвейера с подвесной лентой.

2.1. Экспериментальное исследование зависимости профиля ленты от расстояния между направляющими.

2.1.1. Задачи исследования.

2.1.2. Экспериментальный стенд.

2.1.3. Установление зависимости профиля ленты от расстояния между направляющими.

2.1.4. Выводы.

2.2. Определение коэффициента сопротивления движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными дисками.

2.2.1. Цель эксперимента и оборудование для ее реализации.

2.2.2. План эксперимента.

2.2.3. Статистическая оценка результатов эксперимента.

2.2.4. Определение приведенного коэффициента сопротивления движению подвесной ленты с опиранием ее бортов на дисковые ролики по экспериментальным данным.

2.2.5. Выводы.

3. Методика расчета конвейеров с подвесной лентой.

3.1. Анализ грузонесущей способности конвейеров с подвесной лентой.

3.2. Характер распределения поперечных натяжений по длине конвейера.

3.3. Методика расчета конвейеров с подвесной лентой.

3.3.1. Определение производительности конвейера.

3.3.2. Определение потребной ширины ленты по известной производительности.

3.3.3. Расчет распределенных сопротивлений движению конвейера с подвесной лентой.

3.3.4. Расчет натяжений в ленте методом обхода по контуру.

3.3.5. Проверка натяжения ленты по условию провисания между опорными роликами.

3.3.6. Проверка ленты на прочность.

3.3.7. Определение потребной мощности электропривода конвейера.

Выводы.

4. Практическое применение результатов исследования.

4.1. Технико-экономическая оценка конвейеров с подвесной лентой нового образца.

4.2. Прикладная программа для расчета конвейеров с подвесной лентой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой для предприятий горной промышленности»

Ленточные конвейеры широко используются на горных предприятиях. К достоинствам ленточных конвейеров следует отнести высокую производительность, относительно низкую энергоемкость транспортирования по сравнению с другими видами конвейерного транспорта, высокую степень автоматизации управления работой данного оборудования, сравнительно малую себестоимость транспортирования. Эти преимущества обуславливают широкое использование ленточных конвейеров во всех областях промышленности. Однако ленточные конвейеры обладают рядом недостатков: невозможность транспортирования грузов по трассе, имеющей малый радиус поворота в плане, малый предельный угол наклона трассы к горизонту (до 20°), высокая стоимость конвейерной ленты при непродолжительном сроке ее службы.

Конвейеры с подвесной лентой имеют гораздо больший срок службы ленты благодаря отсутствию ее боковых смещений и контакта с роликоопора-ми, для них характерна более высокая производительность, простота обеспечения заданной конфигурации трассы, поэтому они способны решить указанные недостатки типовых ленточных конвейеров. Вместе с тем, конвейеры с подвесной лентой на сегодняшний день имеют ограниченную применимость из-за относительно невысокой скорости движения ленты (до 2 м/с) и трудности обеспечения хода натяжки свыше 1 метра. Поэтому повышение технических показателей конвейеров с подвесной лентой и устранение вышеуказанных недостатков является актуальной задачей.

Цель работы заключается в установлении закономерностей формирования профиля лотка подвесной ленты в зависимости от его заполнения транспортируемым грузом и определении коэффициента сопротивления движению ленты по стационарным опорам для разработки методики расчета и выбора параметров конвейера с подвесной лентой, что позволяет повысить эффективность их использования на горных предприятиях.

Идея работы заключается в том, что несущая способность подвесной ленты определяется профилем ленточного лотка, который оценивается с использованием поперечного прозрачного ограничителя с координатной сеткой, а коэффициент сопротивления движению ленты по неподвижным опорам -путем пересчета экспериментальных показателей с учетом реального направления реакций в опорных устройствах для ленты.

Научная новизна исследования заключается в установлении зависимости, описывающей поперечный профиль лотка ленты, заполненной сыпучим грузом; в установлении характера взаимосвязи между расстоянием между точками подвеса кромок бортов ленты конвейера, при котором обеспечивается ее максимальная грузонесущая способность и углом откоса при установившемся движении груза на подвесной ленте; в определении величины приведенного коэффициента сопротивлению движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами в условиях сухого отапливаемого помещения при минимальном угле между плоскостями борта ленты и боковой кромки дискового ролика и в широком диапазоне углов наклона борта ленты к горизонту.

Защищаемые научные положения

• Экспериментально установлено, что поперечный профиль лотка подвесной прорезиненной ленты с тканевыми прокладками, заполненной сыпучим грузом и опирающейся на стационарные дисковые ролики или ходовые катки конвейера, описывается двучленной показательной функцией с постоянным коэффициентом, равным отношению расстояния между точками подвеса кромок бортов ленты к ее ширине.

• Функциональная зависимость, связывающая расстояние между точками подвеса кромок бортов ленты конвейера и угол откоса груза на подвесной ленте, при условии обеспечения максимальной грузонесущей способности ленты для любого способа ее опирания с формированием лотка, площадь поперечного сечения груза в котором ограничена сверху плоскими откосами с вершиной, размещенной по оси ленты, является линейной.

• Коэффициент сопротивления движению ленты конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными дисковыми роликами определяется углом наклона борта ленты к горизонту и углом между плоскостями борта ленты и боковой кромки ролика, а его величина в условиях сухого отапливаемого помещения при угле между плоскостями борта ленты и боковой кромки дискового ролика, равном 95 градусов и угле наклона борта ленты к горизонту от 30 до 70 градусов, изменяется в пределах 0,034-0,067.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Лунев, Даниил Евгеньевич

Заключение

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-практическая задача установления закономерностей формирования профиля лотка подвесной ленты в зависимости от его заполнения транспортируемым грузом и определения коэффициента сопротивления движению подвесной ленты конвейера по стационарным опорам, имеющая существенное значение для горной промышленности.

Основные научные результаты и практические рекомендации, заключаются в следующем:

1. Показано, что использование конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными дисковыми роликами вместо конвейеров с ходовыми катками, позволит снять ограничение по величине хода натяжного устройства, увеличить в 2-3 раза максимальную скорость ленты и снизить в 3-5 раз массу вращающихся частей в средней части става конвейера.

2. На основе установленных в работе экспериментально-аналитическим путем закономерностей формирования профиля поперечного сечения ленты сделан вывод о том, что производительность конвейера с подвесной лентой, выше в 1,5-1,8 раза, чем у конвейера на роликоопорах при одинаковых условиях эксплуатации и ширине ленты.

3. На базе экспериментальных исследований показано, что величина коэффициента сопротивлению движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами в условиях сухого отапливаемого помещения при угле между плоскостями борта ленты и боковой кромки дискового ролика, равном 95 градусов и расстоянии между точками подвеса ленты, равном от 0,5 до 0,85 ее ширины, изменяется в пределах 0,034-0,067.

4. Разработана методика расчета конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами, учитывающая обозначенные в защищаемых научных положениях закономерности.

5. Благодаря методике расчета конвейеров с подвесной лентой, предложенной в рамках работы, стало возможным избежать до 15-25% потерь производительности, связанных с неэффективной загрузкой ленты конвейера.

6. На основе данной методики разработана программа для расчета и сравнительного анализа конвейеров с подвесной лентой и конвейеров на ро-ликоопорах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лунев, Даниил Евгеньевич, 2007 год

1. Andrew Lewis, Гребенщиков A.Jl. Транспортирование насыпных материалов конвейерами большой протяженности. // Горная промышленность. 2003. - № 5. - С. 27 - 29

2. III Международная конференция "Конвейерные ленты: производство, стыковка, эксплуатация, ремонт". // Горная промышленность. 2003. -№3.-С. 27-29

3. Аверченков В.И., Давыдов C.B., Дунаев В.П., Ивченко В.Н., Куров C.B., Рытов М.Ю., Сакало В.И. Конвейеры с подвесной лентой. М: Машиностроение 1, 2004. - 256 с.

4. Айвазян С.А. Статистическое исследование зависимостей (применение методов корреляционного и регрессионного анализов к обработке результатов эксперимента). М: Металлургия, 1968 228 с.

5. Васильев К.А., Николаев А.К., Сазонов К.Г. Транспортные машины и грузоподъемное оборудование обогатительных фабрик. СПб, Наука, 2006-359с.

6. Васильев К.А., Хачатрян С.А. Эффективность применения многоприводных ленточных конвейеров в условиях угольных шахт // Горные машины и автоматика. 2002. - № 11. - С. 31 - 34

7. Волотковский B.C., Нохрин Е.Г., Герасимова М.Ф. Износ и долговечность конвейерных лент. М: Недра, 1976. 175 с.

8. Галактионов Б.Г. Новое в конструировании ленточных конвейеров в горной промышленности. М: 1989. 60 с.

9. Гребенешников A.JL, Паламарчук Н.В. Канатно ленточные конвейеры. // Горная промышленность. - 2006. -№ 4. - С. 27 - 29

10. ЬГричин B.C., Чубаров JI.A. Опыт эксплуатации трудногорючих конвейерных лент и метод их стыковки. // Горные машины и автоматика. -2002.-№ 8.-С. 31-35

11. Гричин B.C., Шаталов В.Ф. Повышение эффективности использования ленточных конвейеров на шахтах. // Горные машины и автоматика.2002.-№8.-С. 29-31

12. З.Дмитриев В. Г. Дифференциальные уравнения движения конвейерной ленты по роликоопорам. Известия вузов.: Горный журнал, - 1973. -№ 10-С. 72-78.

13. Дрейпер Н, Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М: Статистика, 1973-392 с.

14. Дьяков В. А., Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Ленточные конвейеры в горной промышленности. М.: Недра, 1982. - 349с.

15. Дьячков В.А. Современные конструкции узлов ленточных конвейеров. М:НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1978. 47 с.

16. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B. Беспросыпные ленточные конвейеры нового поколения с подвесной лентой. // Горные машины и автоматика. 2004. - № 7. с. 27 - 29

17. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B. Конвейеры с подвесной лентой (эксплуатация и перспективы развития) // Журнал «Наукоёмкие технологии», г. Москва 2003. - № 1(3) - С. 22 - 24.

18. Ивченко В.Н., Давыдов C.B., Куров C.B., Бабай В.Я. Опыт эксплуатации конвейеров с подвесной лентой // Горный журнал. 2003. - №3. -С. 66 - 70

19. Ивченко В.Н., Куров C.B. Беспросыпные ленточные конвейеры. // Горная промышленность. 2005. - № 4. - С. 27 - 29

20. Кесслер Ф. Исследование напряжений в конвейерной ленте между натяжным барабаном и роликоопорой. // Горные машины и автоматика. -2004.-№2.-С. 27-29

21. Коган Б.И., Лукашенко Т.А. Разработка и анализ динамической модели ролика ленточного конвейера. // Горные машины и автоматика. 2004. - № 2. - С. 59-62

22. Кожушко Г. Г. Исследование напряженно деформированного состояния резинотканевых конвейерных лент в линейной части конвейера. -Известия вузов.: Горный журнал, - 1976. - № 2 - С. 1 17 - 126.

23. Кожушко Г. Г., Рогалевич В.В. Применение метода конечных разностей к расчету форм прогиба конвейерных лент. В кн.: Механизация и автоматизация открытых горных работ. Труды ИГД МЧМ СССР. М: Недра, вып. 16,1967 - с. 39 - 44.

24. Конвейерные ленты: их стыковка и ремонт. Ремонт крупногабаритных шин. Научно практический семинар. // Горная промышленность. -2003. -№1. -С. 57.

25. Конвейерный транспорт: ленты, ролики, эксплуатация 4 - я Международная научно - практическая конференция. // Горная промышленность. - 2004. -№ 3. - С. 27 - 29

26. Конвейеры: Справ./ Р. А. Волков, А. Н. Гнутов, В. К. Дьячков и др. Под общей ред. Ю. А. Пертена. JL: Машиностроение, 1984. - 367с.

27. ЗЬКондрашин Ю.А., Комраков А.Н., В.Зюльцле, Р.Вебер, Беккер Г.Г., Кирсанов A.B., Ястремский С.И. Опыт эксплуатации механических соединений Flexco для стыковки конвейерных лент. // Горная промышленность. 2002. - № 2. - С. 27 - 29

28. Кравченко Е.В. Причина пожаров на ленточных конвейерах и способы их предотвращения / Е. В. Кравченко, В. П. Кудинов, JL В. Легашова // Безопасность труда в промышленности. 1994. - N 2. - С. 17 - 20.

29. КриницаГ.Н., Сорочинская Н.П. Прогрессивная схема транспортирования отходов обогащения с использованием конвейера с трубчатой лентой. // Изобретения и нововведения для угольной промышленности. 1996. -N 3. -С.40-42.

30. Кулешов A.A., Тарасов Ю.Д., Васильев К.А., Докукин В.П., Николаев А.К. Проблемы шахтного и карьерного транспорта на современном этапе и пути их решения. // Горные машины и автоматика. 2004. - № 2. - С. 23

31. Максенков И.С. Технические новшества на конвейерном транспорте / И. С. Максенков, В. А. Ольхина // Изобретения и нововведения для угольной промышленности. 1995. - N 4. - С.ЗЗ - 34.

32. Мягков С. Д. Деформированное состояние движущейся конвейерной ленты между роликоопорами. В кн.: Шахтный и карьерный транспорт, № 1. М.:Недра, 1974. - С. 120 - 123.

33. Папоян Р.Л. Зарубежный опыт создания и применения энергосберегающих ленточных конвейеров для угольных и горно добывающих предприятий. // Горные машины и автоматика. - 2003. - № 9. - С. 32 -34

34. Пат. 2182109Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, Конвейер с подвесной лентой / Ю. Д. Тарасов, заявитель и патентообладатель Санкт Петербургский государственный горный институт. -№2000115713/03; заявл. 04.02.04; опубл. 10.05.02. - 6 е.: 2 ил.

35. Пат. 2182880Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, Конвейер с подвесной лентой / Ю. Д. Тарасов, заявитель и патентообладатель Санкт Петербургский государственный горный институт. -№2001100594/03; заявл. 09.01.01; опубл. 27.05.02. - 8 е.: 4 ил.

36. Пат. 2228894 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, Конвейер с подвесной лентой / Ю. Д. Тарасов, заявитель Санкт Петербургский государственный горный институт. - №2002130418/03; заявл. 09.01.01; опубл. 20.05.04. - 8 е.: 5 ил.

37. Пат. 2258656 Российская Федерация, МПК7 B65G15/08, B65G15/60 конвейер с подвесной лентой / Селинов В.И. Заявитель и патентообладатель Селинов Владимир Игоревич. № 2003103163/03; заявл. 03.02.03; опубл. 20.08.05, Бюл. № 23. - 11 е.: 10 ил.

38. Пат. 2296963 Российская Федерация, МПК7 вОП, 5/04, В65С 15/00, В65в 43/00. Стенд для исследования параметров конвейера с подвесной лентой. / Ю.Д. Тарасов, Д.Е. Лунев, заявитель и патентообладатель

39. Санкт-Петербургский государственный горный институт. -2006100207/28; заявл. 10.01.06; опубл. 10.04.07, Бюл. №10. 6 е.: 2 ил.

40. Пертен Ю. А. Специальные ленточные конвейеры за рубежом. М: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1973. 54 с.

41. Подземный транспорт шахт и рудников, (под общ. Ред. Пейсаховича Г. Я. и Ремизова И. П.). М: Недра, 1985. 566 с.

42. Подопригора Ю. А., Селинов В. И., Картавый А. Н. Специализированные средства транспортирования для погрузочно разгрузочных пунктов горной промышленности. // Горные машины и автоматика. - 2002. -№ 2.

43. Подопригора Ю.А., Ивченко В.Н., Щупановский В.Ф., Бабай В.Я. Внедрение конвейера с подвесной лентой // Горный журнал. 1997. - № 5 -6.-С. 72-75.

44. Подпорин Т.Ф. Экспериментальные исследования по определению эквивалентности коэффициента сопротивления движения ленты конвейеров в шахтных условиях // Исследования в области стационарных и транспортных машин. Кемерово. - 1993. - С.48 - 55. - с.54 - 55

45. Покушалов М.П. Некоторые проблемы эксплуатации ленточных конвейеров. // Горное оборудование и электромеханика. 2006. - №9 - С. 21-25

46. Прушак В.Я. Комплексный метод повышения эффективности эксплуатации ленточных конвейеров на промышленных предприятиях / В. Я. Прушак, Г. Н. Гуленко, В. Я. Щерба // Горный журнал. 1998. — N 11 — 12.-С.100-103.

47. Пухов Ю.С. Теоретические и экспериментальные исследования лен-точно канатных конвейеров. М: Недра, 1968. - 88 с.

48. Смирнов В, К., Шпакунов И. А. Сопротивление движению ленты от шевеления материала при проходе роликов. В кн.: Горнорудные машины и автоматика. М.: Недра, вып. 2. - 1966. - С. 228 - 235.

49. Спиваковский А. О., Дмитриев В. Г. Теоретические основы расчета ленточных конвейеров. М.: Наука, 1977. 154 с.

50. Спиваковский А. О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины: Учеб.пособие для машиностроительных вузов. -3-е изд., перераб. -М.Машиностроение, 1983.-487 с.

51. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Специальные транспортирующие устройства в горнодобывающей промышленности. М: Недра, 1985. -128 с.

52. Стамов А.И. Конвейерные ролики улучшенной конструкции. // Горная промышленность. 2001. - № 3. - С. 27 - 29

53. Тарасов Ю. Д. Перспективы использования и особенности расчета конвейеров с подвесной лентой. // Известия вузов. Горный журнал 2002. -№4-с.87-91.

54. Тарасов Ю.Д. Снижение энергоемкости транспортирования и износа катковых опор конвейеров с подвесной лентой. // Горные машины и автоматика.-2003.-№ 1,-С. 37-39

55. Функе Б. Изгибающиеся ленточные конвейеры с радиусом кривизны 100 м // Глюкауф. 1992. - N 10 - 12. - С.79 - 78.

56. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. М: Мир, 1967 -406 с.

57. Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Расчет ленточных конвейеров для шахт и карьеров. М.: 1972. - 298 с.

58. Шахмейстер Л. Г., Дмитриев В. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. М.: Машиностроение, 1978. - 392 с.

59. Штокман И.Г., Эппель Л.И. Прочность и долговечность тяговых органов. М: Недра, 1967. 230 с.

60. ЭнгстВ, ХедеманК. Исследования пригодности к применению конвейерных лент средней и высокой прочности. // Глюкауф. 1992. - № 10- 12.-С. 46-47

61. Юрченко В.М. Анализ причин возникновения пожаров на шахтных ленточных конвейерах. // Горные машины и автоматика. 2003. - № 1. -С. 34-37

62. Юрченко В.М. Состояние и направления развития конвейерного транспорта угольных шахт / В. М. Юрченко // Исследования в области стационарных и транспортных машин. Кемерово. - 1993. - С.43 - 47.