Определение параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров для крупнокусковых скальных грузов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.06, кандидат технических наук Стремилов, Антон Валерьевич

• Стремилов, Антон Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стремилов, Антон Валерьевич

Введение.

ГЛАВА 1. Краткое описание результатов применения промышленных образцов ленточно-тележечного конвейера и определение цели исследования.

1.1. Особенности конструкции ленточно-тележечного конвейера.

1. 2. Анализ опыта эксплуатации промышленных образцов ленточно-тележечного конвейера

1.2. 1. Испытания ленточно-тележечного конвейера на руднике

Аксай".;.

1. 2. 2. Испытания ленточно-тележечного конвейера в условиях подземных разработок на Юкспорском руднике производственного объединения "Апатит".

1. 2. 3. Применение ленточно-тележечного конвейера в условиях открытых разработок на руднике "Жанатас" производственного объединения "Каратау".

1. 2. 4. Перспективы применения специальных типов ленточных конвейеров для подземной добычи крепких руд.

1.3. Выводы, идея работы и научные положения.

ГЛАВА 2. Обзор и анализ исследований по ленточно-тележечному конвейеру, возможных методов решения задачи и описание исходных данных.

2. 1. Обзор экспериментальных и теоретических исследований ленточно-тележечного конвейера.

2. 2. Краткое описание теорий и методов, позволяющих решать задачу о соударении и колебаниях упругих тел.

2. 2. 1. Элементарная методика расчета соударения падающего тела и упругой системы, основанная на теории Кокса, и метод Сен-Венана.

2. 2. 2. Теория соударений Герца (Штаермана).

2. 2. 3. Теория соударения балки и падающего груза С. П. Тимошенко.

2. 2. 4. Метод конечных элементов

2.3. Основные данные по характеристикам крупнокусковых грузов и конвейерных лент.

2. 3. 1. Основные характеристики крупнокусковых грузопотоков и отдельных кусков груза

2. 3. 2. Характеристики конвейерных лент.

2. 4. Выводы по главе и постановка задач исследования.

ГЛАВА 3. Определение параметров амортизирующей системы ходовых опор.

3.1. Определение общих напряжений и прогибов траверс ходовых опор и рациональной формы и размеров их сечений

3. 2. Определение величин местных и общих напряжений и деформаций в траверсе ходовой опоры в зависимости от массы загружаемых кусков груза.

3. 3. Определение величин местных и общих напряжений и деформаций в траверсе с амортизирующими элементами "первой" ступени и конвейерной ленте в зависимости от места падения кусков груза.

3. 4. Исследование влияния волновых процессов в грузонесущем контуре на удар и определение параметров амортизирующих элементов "второй" ступени.

3.4. 1. Обоснование расчетной модели и ее характеристик.

3. 4. 1. 1. Вариант конструкции промежуточного загрузочного пункта и его расчетная модель.

3.4.1.2. Расчет приведенных масс модели.

3. 4. 1. 3. Моделирование волновых процессов в грузонесущем контуре.

3.4. 1.4. Моделирование амортизирующих элементов "второй" ступени.

3. 4. 2. Определение оптимальных параметров амортизирующих элементов "второй" ступени.

3.5. Выводы по главе и предложения по усовершенствованию конструкции промежуточного загрузочного пункта ленточнотележечного конвейера.

ГЛАВА 4. Методика определения основных параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров. 4. 1. Методика ориентировочного расчета основных параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров.

4. 2. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров для крупнокусковых скальных грузов»

В горнодобывающей промышленности в связи с непрерывным увеличением масштабов производства и вовлечением в разработку более бедных полезных ископаемых постоянно растут объемы перемещаемой горной массы. Основные объемы перевозок горной массы выполняются с помощью автомобильного и железнодорожного транспорта. На этих работах занято значительное количество обслуживающего персонала (водителей, машинистов, дорожных и путевых рабочих, рабочих по ремонту), а также транспортных средств, потребность в которых удовлетворяется далеко не полностью. Кроме того, тенденция развития горнодобывающей промышленности показывает увеличение доли транспортных расходов в общих затратах на добычу полезного ископаемого.

Указанные обстоятельства вынуждают горнодобывающие предприятия внедрять более производительные, более экономичные, более экологичные, снижающие трудозатраты и энергоемкость виды транспорта [8, 25, 36, 43, 58, 62]. Одним из таких видов является конвейерный транспорт.

Конвейеры принадлежат к транспортным машинам непрерывного действия, что предопределяет их возможную высокую производительность, автоматизацию конвейерных линий, транспортирование грузов под большими углами наклона к горизонту и, как следствие, уменьшение длины транспортных магистралей по сравнению с автомобильным и железнодорожным транспортом. Поэтому конвейерный транспорт применяется в горнодобывающей промышленности как отдельно, так и в составе с другими видами транспорта, в частности автомобильным. Однако в обычном исполнении ленточные конвейеры плохо приспособлены для перемещения тяжелых крупнокусковых грузов. Поэтому доля конвейерного транспорта в общем объеме перевозок все еще невелика и не превышает 5-7 % [69, 51, 82].

Одним из факторов, сдерживающих широкое применение конвейеров в горнодобывающей промышленности, является необходимость подготовки горной массы к транспортированию по гранулометрическому составу независимо от последующей технологии ее переработки. Практикой установлено, что на ленточных конвейерах традиционной конструкции (со стационарными роликоопорами) возможно транспортировать грузы, включающих куски размером до 400-500 мм [69, 25, 36]. Так как , гранулометрический состав горных пород, образующийся после буровзрывных работ, содержит от 15 до 30 % кусков размером более 500 мм, то применение ленточных конвейеров в таких условиях предопределяет необходимость предварительного дробления.

Проблема использования конвейеров для транспортирования крупнокусковых скальных пород и руд при открытых и подземных горных разработках решается в двух направлениях. Первое из них основано на перемещении дробленой горной массы от забоя до поверхности при помощи ленточных конвейеров традиционной конструкции с некоторыми усовершенствованиями. Однако технико-экономический анализ показывает, что это направление эффективно только при транспортировании полезных ископаемых, которые в процессе дальнейшей обработки проходят несколько стадий дробления.

Второе направление заключается в использовании конвейеров специальных типов, обеспечивающих транспортирование рядовой взорванной горной породы из забоя на поверхность и в отвалы практически без ограничения, связанного с наличием весьма крупных кусков.

Для транспорта особо крупнокусковой горной массы (куски с размерами в одном измерении до 1000-1200 мм и массой до 2 т) создан специальный ленточно-тележечный конвейер (КЛТ) на ходовых опорах, принципиальная схема которого предложена в 1964 году чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковским (авторское свидетельство № 166272, "Бюллетень изобретений", 1964, № 21). Впервые конструкция такого конвейера разработана и испытана институтом Гипроникель в 1974 году. Основное отличие конвейера типа КЛТ от обычного ленточного заключается в замене линейных стационарных роликоопор грузовой ветви ходовыми опорами, представляющими собой тележки с дугообразными траверсами, которые соединены цепями. Тяговым и грузонесущим элементом остается конвейерная лента, которая под действием сил трения приводит в движение ходовые тележки. Совместное движение ленты и тележек, на которые она опирается, обеспечивает движение ленты с грузом без ворошения, что увеличивает срок службы ленты и других элементов конвейера при транспортировании крупнокусковой горной массы.

Заключение диссертации по теме «Горные машины», Стремилов, Антон Валерьевич

4. 2. Выводы по главе

1. Предложена инженерная методика определения основных параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров, позволяющая аналитически оценить значения динамических напряжений в траверсе в зависимости от формы кумулятивной кривой крупнокускового грузопотока и характеристик материала траверсы.

2. На примере использования предлагаемой методики определены основные показатели, характеризующие работу ленточно-тележечного конвейера, оборудованного амортизирующими устройствами, необходимость установки которых была доказана в проведенном исследовании. Доказано, что такой конвейер может обеспечить заданный коэффициент готовности (например, равный 0,95), с необходимым коэффициентом запаса по несущей способности наиболее нагруженного его опорного элемента (траверсы).

3. При определении по предлагаемой методике коэффициента готовности промышленного аналога ленточно-тележечного конвейера КЛТ-120 получено довольно низкое его значение, свидетельствующее о значительных недостатках конструкции. Это обстоятельство подтверждается массовым выходом из строя траверс ходовых опор при работе конвейера.

Заключение

В результате проведенных исследований дано решение актуальной научной задачи разработки амортизирующей системы в условиях загрузки ленточно-тележечного конвейера на линейной части его става крупнокусковым грузопотоком, которая в течение многих лет сдерживала его широкое применение в горнодобывающей промышленности.

Полученные в работе результаты позволили сделать следующие выводы и рекомендации:

1. Основной причиной выхода из строя ходовых опор промышленных образцов ленточно-тележечного конвейера является значительное превосходство величины общих изгибных динамических напряжений в траверсах, возникающих при ударах крупных кусков, по сравнению с пределами текучести основных типов конструкционных сталей, применяемых в машиностроении для подобных изделий.

2. Изменение размеров и формы поперечного сечения траверсы ходовой опоры ленточно-тележечного конвейера не дает заметного снижения пика общих динамических напряжений без резкого увеличения массы траверсы. Однако незначительное усиление ее средней части может быть рекомендовано для рассеивания динамических напряжений по всей траверсе.

3. При выполнении конструкции ленточно-тележечного конвейера без установки амортизирующих элементов его область применения по крупности загружаемых кусков груза рекомендуется определять в соответствии с полученной зависимостью величин местных (локализованных вблизи от места соударения) и общих изгибных динамических напряжений и деформаций в траверсе ходовой опоры от массы загружаемых кусков груза с учетом их размеров и упругих свойств.

4. Введение в конструкцию ходовой опоры ленточно-тележечного конвейера только амортизирующих элементов "первой" ступени, устанавливаемых на траверсу под лентой для улучшения условий контактного взаимодействия в системе груз - лента - траверса (смягчения ударов), ограничивает допустимую величину энергии падения куска груза до 1 кДж.

5. Форма контактной поверхности куска оказывает значительное влияние только на напряжения в ленте при ударе, и не существенно влияет на напряжения в траверсе.

6. При энергии падения куска груза до 3 - 4 кДж необходимо вводить в конструкцию конвейера, кроме амортизирующих элементов "первой" ступени, амортизирующие устройства "второй" ступени (поглощающий аппарат), устанавливаемых под направляющими конвейера в промежуточном загрузочном пункте. Характеристики поглощающего аппарата при значениях жесткости элементов, соответствующих величине их условного хода Ху ам = 60 — 80 мм, с учетом усилия начальной затяжки, равного силе тяжести всех тел, участвующих в колебательном процессе, и значениях коэффициента демпфирования элементов, соответствующих (3/(3кр = 0,6 - 0,8, обеспечивают допустимые динамические напряжения и деформации в ленте и траверсе, а также устойчивый характер колебаний без дополнительных ударов при возврате системы в исходно , состояние.

7. Для исследования процесса соударения куска груза с ходовой опорой ленточно-тележечного конвейера при его загрузке в промежуточном пункте допускается не учитывать влияние ленточного и тележечно-цепного контуров конвейера при максимально : прогибе амортизаторов до 25 - 30 мм, расстоянии между ходовыми опорами ]! менее 1,4 м и длиной конвейера более 50 м.

8. Основные параметры амортизирующей системы ходовых опор рекомендуется определять :.ю разработанной методике, исходя из заданного значения коэффициента го и гшости конвейера при известных характеристиках крупнокускового грузопоток , подлежащего транспортированию.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стремилов, Антон Валерьевич, 2000 год

1. MSC/NASTRAN for Windows, Analysis Examples Manual. The MacNeal-Schwendler Corporation, November 1998.

2. MSC/NASTRAN for Windows, Modeling Examples Manual. The MacNeal-Schwendler Corporation, October 1998.

3. MSC/NASTRAN for Windows, Quick Start Guide. The MacNeal-Schwendler Corporation, February 1995.

4. MSC/NASTRAN, Nonlinear Analysis. The MacNeal-Schwendler Corporation, November 1994.

5. The MSC/NASTRAN CD Encyclopedia V70.5. The MacNeal-Schwendler Corporation, May 1998.

6. Новая техника и технология для рудников цветной металлургии. Сборник научных трудов, Ленинград, 1990.

7. Транспорт на горных предприятиях., под ред. Б. А. Кузнецова Москва.: "Недра", 1969,

8. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 3, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1977.

9. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 4, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1978.

10. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 6, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1980.

11. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 8, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1982.

12. Александров В. М., Ромалис Б. Л. Контактные задачи в машиностроении.

13. Москвва, "Машиностроение", 1986.

14. Андреев А. В., Шешко Е. Е. Транспортные машины и комплексы для открытой добычи полезных ископаемых. Москва, "Недра", 1970

15. Андреев Е.С., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. Москва.: "Недра", 1966.

16. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения. Издательство АН СССР, Москва, 1960.

17. Бате К.,/Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. Москва, Стройиздат, 1982.

18. Бондарев B.C. Исследование воздействия динамических нагрузок на ленту и роликоопоры конвейера при транспортировке тяжелых крупнокусковых грузов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, МГИ, Москва, 1963.

19. Вершинский С. В., Данилов В. Н., Челноков И. И. Динамика вагона. Москва, "Транспорт", 1972

20. Владимиров В. С. Уравнения математической физики. Москва, "Наука", 1967.

21. Волотковский B.C., Нохрин Е.Г. Герасимова М.Ф. Износ и долговечность конвейерных лент. Москва, "Недра", 1976.

22. Гончаревич И.Ф., Дъяков В.А. Транспортные машины и комплексы непрерывного действия для скаль.; мх грузов. Москва, "Недра", 1989.

23. Дьячков В. К. Машины непрерьп о транспорта. Москва, "Машгиз", 1961.1. Л

24. Определение параметров амортизируют^;1. КруПНО

25. Жантурин М. Ж. Определенл допустимой скорости движения лентыконвейера на ходовых опорах. Ш . иый и карьерный транспорт. Выпуск 8, подред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиг. вского, Москва, "Недра", 1983.

26. Жантурин М. Ж., Новиков В.!: Условие безударного перехода ходовых тележек на нижние направляющ, к ¡енточного конвейера на ходовых опорах.

27. Шахтный и карьерный транспор; ^ ыпуск 8, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О.

28. Спиваковского, Москва, "Недра". i S3.

29. Запенин И. В., Кулешов В.Г., Л: мин В.А. Ленточный конвейер на ходовыхопорах для криволинейных в пане шахтных выработок. Шахтный икарьерный транспорт. Выпуск i, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О.

30. Спиваковского, Москва, "Недра". 1 75.

31. Зенков Р.Л. Механика насыпных ;, юв. Москва, "Недра", 1966.

32. Ивашев-Мусатов О.С. Теория >ятностей и математическая статистика. Москва, "Наука", 1979.

33. Каварма И.И., Боровко A.B. Ko;v::. л<сы поточного транспорта для подземнойразработки крепких руд. Москва .сдра", 1986.

34. Кальницкий Я.Б. Развитие тр; орта на подземных рудниках цветнойметаллургии. Шахтный и карьер м! транспорт. Выпуск 6, под ред. чл.-кор.

35. АН СССР А.О. Спиваковского, Д. ва, "Недра", 1980.

36. Капустин A.B. Взаимодействие нты с цепным контуром в ленточномконвейере на ходовых опорах. Ш лый и карьерный транспорт. Выпуск 1, подред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спив: зского, Москва, "Недра", 1975.

37. Капустин A.B. Производительно ¡енточного конвейера на ходовых опорах.

38. Шахтный и карьерный транспор ,. дпуск 1, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О.

39. Спиваковского, Москва, "Недра", /5.

40. Кащеев И. И. Исследование жозных режимов мощных ленточныхконвейеров на открытых горь разработках. Диссертация на соисканиеученой степени кандидата наук, ¡\ , 1968.

41. Кудрявцев В.А., Демидович Б.11. паткий курс высшей математики. "Наука",

42. Определение параметров амортизируюткрупл.1. Москва. 1989.

43. Ленинград, "Химия", 1987. . Макаров В.М. Конвейерно-отвальный комплекс для транспортирования иукладки в отвал скальной горной массы. Горный журнал, 1978, N 2. . Манзон Б.М. Maple V Power Edition. Информационно-издательский дом

44. Научный отчет на тему "Создание новых типов конвейеров для транспортирования крупнокусковых грузов для рудников комбината Апатит". Шифр ПР-7-1, МГИ, 1975г.

45. Новиков Е.Е., Смирнов В.К. Теория ленточных конвейеров длякрупно кусковых горных пород. Киев, "Наукова думка", 1983.

46. Орлов П. И., Основы конструирования. Кн. 1, Москва, "Машиностроение",1. Диссерта ция на тему:

47. Определение параметров амортизирующей системы ходовых опор ленточно-тележечных конвейеров длякрупнокусковых скальных грузов."1977.

48. Патрон В. 3., Морозов Е. М. Механика упругопластического разрушения.

49. Радкевич Я.М., Пухов Ю.С., Оценка уровня качества ленточного конвейера на , ходовых опорах. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 4, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1978.

50. Спиваковский А. О., Ржевский В. В, Васильев М. В. И др. Поточная технология открытой разработки скальных пород. Москва, "Недра", 1970. Спиваковский А.О., Дъяков В.А., Пухов Ю.С. Ленточно-тележечный конвейер. Учебное пособие, МГУ, Москва, 1977.

51. Спиваковский А.О., Пухов Ю.С., Дьяков В.А. и др. Совершенствованиеконструкции ленточного конвейера на ходовых опорах. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 1, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1975.

52. Тетерев Э.Н. Исследование схемы и параметров тягово-несущей системы ленточного конвейера на ходовых опорах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, МГИ, Москва, 1973.

53. Федотов Ю.П. Обеспечение надежности и выбор размеров поперечного сечения траверсы ортового ленточного конвейера на ходовых опорах. Шахтный и карьерный транспорт. Выпуск 5, под ред. чл.-кор. АН СССР А.О. Спиваковского, Москва, "Недра", 1980.

54. Феодосьев В. И., Сопротивление материалов. Москва, "Наука", 1964

55. Филиппов А.П. Колебания механических систем. Киев, "Наукова думка", 1965.

56. Филиппов А.П., Кохманюк С.С., Янютин Е.Г. Деформирование элементов конструкций под действием ударных и импульсных нагрузок. Киев, "Наукова думка", 1978.

57. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Вероятностные методы расчетатранспортирующих машин. Москва, "Машиностроение", 1983.

58. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Элементы статистической динамикитранспортных машин. Учебное пособие, МГИ, Москва, 1970.

59. Шибалов С.Ф. Исследование ленточно-канатного конвейера длякрупнокусковых скальных грузов. Диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наук, МГИ, Москва, 1978.