Обоснование рациональных констру к тивных и эксплуатационных параме т ров конвейеров с подве с ной лентой для предприятий горной промы ш ленности

На правах рукописи

ЛУНЕВ Даниил Евгеньевич

Обоснование рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой для предприятий горной промышленности

Специальность 05.05.06 – Горные машины

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2007

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 28 мая 2007 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д212.224.07 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 28 апреля 2007 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор С.Л. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. 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 20О), 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 роликоопорами, 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.

В соответствии с поставленной целью решены следующие основные задачи:

1. Анализ опыта эксплуатации современных моделей конвейеров на роликоопорах и конвейеров с подвесной лентой, анализ литературных источников по данной проблематике.
2. Разработка математической модели загруженной ленты в средней части действующего конвейера.
3. Постановка эксперимента по исследованию закономерностей формирования желобчатого профиля ленты и анализ результатов.
4. Постановка эксперимента по определению коэффициента сопротивления движению ленты и анализ его результатов.
5. Разработка конструкций конвейера с подвесной лентой, повышающих эффективность данного вида непрерывного транспорта.
6. Разработка методики расчета конвейеров с подвесной лентой и компьютерной программы на ее основе.

Методы исследований: В ходе решения поставленных задач применялся комплексный подход в исследовании включающий: анализ и обобщение данных по эксплуатации ленточных конвейеров на роликоопорах и конвейеров с подвесной лентой; теоретический анализ с использованием методов классической теоретической механики; экспериментальные исследования на лабораторных моделях

Научные положения, выносимые на защиту:

• 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.

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.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждается лабораторными экспериментальными исследованиями на стенде, корректной статистической обработкой экспериментальных данных с использованием стандартных методик и удовлетворительной сходимостью результатов экспериментов с теоретически полученными результатами.

Практическая значимость работы:

• Предложена технически эффективные конструктивные схемы конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными дисковыми роликами, позволяющие снять ограничение по величине хода натяжного устройства и увеличить максимальную скорость ленты.
• Разработаны и рекомендованы к применению методы оптимизации производительности и энергоемкости конвейеров с подвесной лентой.
• Разработана методика расчета конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами.
• Разработан алгоритм и программа на его основе для расчета и сравнительного анализа конвейеров с подвесной лентой и конвейеров на роликоопорах.

Реализация результатов работы: Методика расчета конвейеров с подвесной лентой и программа на ее основе для расчета и сравнительного анализа конвейеров с подвесной лентой и конвейеров на роликоопорах были использованы при проектировании опытного образца конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными роликами для работы в ДСЦ-3 ОАО «Гранит-Кузнечное».

Апробация работы: Основные положения и результаты работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в, 2005, 2006, 2007 годах в СПГГИ (ТУ); на "Неделе горняка – 2006" в МГГУ.

Личный вклад автора:

• Обоснована перспективность конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами как средства непрерывного транспорта предприятий горной промышленности.
• Предложены технически эффективные конструктивные схемы конвейера с подвесной лентой позволяющие снять ограничение по величине хода натяжного устройства и увеличить в 2-3 раза максимальную скорость ленты по сравнению с действующими конвейерами с подвесной лентой и ходовыми катками.
• Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования параметров подвесной ленты конвейера, выполнены экспериментальные исследования на нем.
• Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для исследования сопротивлений движению подвесной ленты конвейера, выполнены соответствующие экспериментальные исследования.
• Решена задача определения коэффициента сопротивления движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами.
• Установлены закономерности формирования профиля поперечного сечения ленты при ее заполнении транспортируемым грузом, предложена математическая зависимость, описывающая эти закономерности.
• Разработана методика расчета конвейеров с подвесной лентой и стационарными опорными роликами.

Публикации: Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 публикациях, в том числе 4 патентах. Из них 4 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 111 страницах, содержит 35 иллюстраций, 9 таблиц, список литературы из 86 наименований и приложения.

Во введении показана актуальность работы, сформулирована ее идея, научная новизна.

В главе 1 проведен анализ современных ленточных конвейеров, рассмотрены их основные проблемы и направления совершенствования. Сформулированы цели и задачи исследования.

В главе 2 описаны экспериментальное оборудование и результаты экспериментов по определению зависимости профиля ленты от расстояния между желобчатыми направляющими. Рассмотрено экспериментальное оборудование и результаты экспериментов по определению коэффициента сопротивления движению подвесной ленты конвейера со стационарными опорными роликами. Дан статистический анализ результатов всех экспериментов.

В главе 3 предложена методика расчета конвейера с подвесной лентой на основе установленных в главе 2 закономерностей. Предложены методы оптимизации производительности и энергоемкости конвейеров с подвесной лентой.

В главе 4 приведена технико-экономическая оценка результатов работы, описана программа расчета конвейеров с подвесной лентой, основанная на методике, приведенной в главе 3.

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

Основные защищаемые научные положения

1. 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.

Расчет производительности конвейера выполняется на основании данных о площади поперечного сечения лотка ленты с грузом. Для конвейеров с подвесной лентой, ввиду их относительной новизны, методика расчета производительности, основанная на достоверных представлениях о закономерностях формирования профиля грузонесущей ветви ленты при различном ее заполнении транспортируемым грузом и подтвержденная экспериментальными исследованиями, отсутствует.

Для решения задачи установления закономерностей формирования профиля грузонесущей ветви ленты были проведены экспериментальные исследования на стенде (рис.1).

Рис. 1. Лабораторный стенд. 1 – рама; 2, 3 – стойка; 4, 5 – шарнир; 6 –конвейерная лента; 7 – ползун; 8 – прорезь; 9 – направляющая; 10 – болты; 11 – пластина-указатель; 12 – экран со шкалой; 13, 14 – прозрачная стенка; 15 – проба груза. G – вес пробы транспортируемого груза, Т – поперечное натяжение ленты.

Стенд позволяет в широких пределах изменять расстояние между точками подвеса ленты, использовать различные сыпучие грузы и типы лент для исследований. Форма ленты фиксировалась с помощью координатной сетки, нанесенной на прозрачные вертикальные стенки 13 и 14.

В первой серии экспериментов фиксировался поперечный профиль лотка ленты с различной загрузкой при постоянном расстоянии между точками подвеса ленты. Было показано, что наличие груза на ленте существенно меняет форму ее профиля, тогда как изменение числа прокладок от 3 до 6, незначительно сказывается на форме профиля. Большинство конвейеров работают с лентами, у которых количество прокладок лежит в этом диапазоне. Применялась лента типа БКНЛ – 65 шириной 800 мм. На основании этих экспериментов был сделан вывод о том, что профиль ленты нужно исследовать при условии наличия на ней сыпучего груза.

Далее, для выбора базовой зависимости была определена форма профиля загруженной ленты при расстоянии между направляющими 550 мм, 580 мм, 620 мм. Для полученных трех кривых была проведена аппроксимация различными зависимостями и определена величина ее достоверности.

Аппроксимация проводилась зависимостями вида:

; y2 = ax2+bx+c; y3 = ax4+bx3+cx2+dx+e,

где a, b, c, d, e – коэффициенты.

Для зависимости y1 среднее значение величины достоверности аппроксимации, вычисленное по трем расчетным точкам, равно 0,998, для y2 равно 0,976, для y3 равно 0,991. На основании данных о величине достоверности аппроксимации, был сделан вывод, что из рассмотренных зависимостей y1 наиболее точно подходит для описания закономерностей формирования профиля грузонесущей ветви ленты. Для отыскания уравнения кривой, описывающей поперечный профиль лотка ленты, заполненной сыпучим грузом, была составлена расчетная схема (рис. 2)

Рис. 2. Расчетная схема для отыскания уравнения кривой, описывающей поперечный профиль лотка ленты, заполненной сыпучим грузом. 1 – сыпучий груз; 2 – конвейерная лента.

Для этой схемы должны выполняться следующие граничные условия:

1. y(0)=0;

2. y(L)=0;

3. y ‘ (L/2)=0; (1)

4. ,

где L – расстояние между точками подвеса ленты, м; x – линейная координата, м; y(x) – базовая зависимость; F – максимальная площадь поперечного сечения груза, м2.

Для зависимости вида аналитически было получено решение уравнений (1):

(2)

Итоговая зависимость в таком случае имеет вид:

Экспериментально были определены координаты точек ленты при расстоянии между точками подвеса ленты в интервале от 400 до 680 мм с шагом в 10 мм для ленты, заполненной сыпучим грузом до уровня точек подвеса. Для каждого значения расстояния между точками подвеса ленты было проведено 5 параллельных замеров. Координаты точек ленты фиксировались с шагом горизонтальной координаты 10 мм в пределах от 0 до величины расстояния между точками подвеса ленты.

На основе полученных данных методом численного интегрирования была рассчитана площадь поперечного сечения ленты с грузом.

Конечная модель должна удовлетворять граничным условиям (1), в том числе уравнению п.4:

, или

(3)

Рис.3. Кривые, описывающие профиль ленты при различном расстоянии между точками подвеса ленты. Кривые пронумерованы в сторону увеличения расстояния между точками подвеса ленты

Полученные экспериментальные данные о площади поперечного сечения груза использовались для определения коэффициентов регрессии a и с как элементов функции L от F (3). Значения коэффициентов регрессии a и с рассчитывались на основе метода наименьших квадратов и равны: a = 1839,77; c = 0,0422503. Эти значения являются средневзвешенными оценками коэффициентов а и с для опытных кривых, описывающих профиль ленты в исследованном диапазоне расстояний между точками ее подвеса от 400 до 680 мм. С учетом выражений (2) имеем:

с = const; b = f (L, c); a = f(L, c, b, F).

Таким образом, коэффициент а можно вычислить по формуле в системе уравнений (2) на основе полученного значения коэффициента с при известных экспериментально установленных L и F. На основе этих расчетов был сделан вывод о том, что функциональная связь между а и L, при которых достоверно определяются значения F, описывается зависимостью вида:

. Итоговая зависимость для у тогда будет иметь вид:

, (4)

где L% – расстояние между точками подвеса ленты, выраженное в долях ее ширины; x% – горизонтальная координата точки ленты, выраженная в долях ее ширины.

Данная зависимость с высокой степенью достоверности описывает поперечный профиль загруженной сыпучим материалом ленты, что подтверждает проведенная статистическая обработка данных. Все регрессионные кривые удовлетворяют 5 % –ному уровню значимости. При помощи указанной зависимости можно оценивать площадь поперечного сечения лотка ленты с грузом и производительность конвейеров с подвесной лентой. Кроме того, зависимость позволяет определять угол наклона борта ленты к горизонту для уточненного расчета энергоемкости транспортирования на данном конвейере и расчета прочностных параметров его узлов.

2. 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.

Площадь поперечного сечения груза, движущегося на подвесной ленте конвейера, может быть рассчитана путем интегрирования выражения (4) по x% в пределах от 0 до 1 и суммирования результата с площадью, образованной плоскими откосами. Обе эти составляющие суммарной площади зависят от расстояния между точками подвеса кромок бортов ленты и угла откоса груза. На рис. 4 показаны площади поперечного сечения груза, рассчитанные на основании формулы (4) для грузов с различными углами откоса. Угол откоса для построения кривых брался в диапазоне от 0 до 25 градусов, в который укладываются значения углов откоса большинства транспортируемых грузов. На основе графиков на рис. 4 можно предположить о линейной связи между углом откоса груза и расстоянием между точками подвеса ленты, при которых обеспечивается максимальное использование грузонесущей способности ленты.

Рис. 4. Площадь поперечного сечения груза F при различном расстоянии между точками подвеса ленты и угле откоса груза. Кривая 1 – угол откоса 0 градусов; 2 – угол откоса 5 градусов; 3 – угол откоса 10 градусов; 4 – угол откоса 15 градусов; 4 – угол откоса 20 градусов; 6 – угол откоса 25 градусов

Для оценки справедливости данного предположения были определены максимальные площади поперечного сечения лотка ленты при изменяющемся расстоянии между точками подвеса ленты для грузов с различным углом откоса (рис.5).

Рис.5. Значения оптимального по грузонесущей способности ленты расстояния между точками ее подвеса для грузов с различным углом откоса

Ввиду того, что большинство грузов имеют угол откоса при движении до 30 градусов, корреляционный анализ проводился в этих пределах. Итоговая функция имеет вид:

LT = 0.0046 + 0.62, (4)

где угол откоса выражен в градусах, LТ – расстояние между точками подвеса ленты в долях от ее ширины. Коэффициент корреляции имеет значение 0,9921, что говорит о линейной связи между расстоянием между точками подвеса ленты и углом откоса транспортируемого на ней груза.

На графике на рис. 6 показаны значения относительной площади поперечного сечения по сравнению с максимальной для различных расстояний между точками подвеса ленты и углов откоса груза. По графикам наглядно видно, что в случае, когда расстояние между точками подвеса ленты задается без оптимизации по ее грузонесущей способности, снижение производительности может достигать 15-25 %.

Рис.6. Снижение площади поперечного сечения F

(относительно максимальной площади) при различном расстоянии между точками подвеса ленты

Таким образом, можно утверждать, что расстояние между точками подвеса ленты конвейера, определенное как линейная функция вида (4) от угла откоса транспортируемого груза, позволит максимально использовать грузонесущую способность ленты и избежать снижения производительности, связанных с неэффективной загрузкой ленты, величина которых может доходить до 15-25%.

3. 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.

В ходе исследования конвейеров с подвесной лентой и анализа их преимуществ и недостатков, была предложена новая конструктивная схема, в которой лента опирается своими бортами на стационарные дисковые ролики. Эта схема дает возможность применять типовые устройства натяжения ленты, обеспечивает скорость ленты как у конвейеров на роликоопорах, съемные Г-образные ремни дают возможность применять стандартные ленты, сохраняя при этом известные преимущества конвейеров с подвесной лентой и ходовыми катками: высокую приемную способность, отсутствие просыпей, отсутствие боковых смещений ленты и благоприятные условия ее эксплуатации.

Рис. 7. Схема конвейера с подвесной лентой и стационарными опорными роликами

Ввиду новизны данной конструкции конвейера, для нее не установлены параметры энергоемкости транспортирования груза, которая определяется с учетом экспериментально устанавливаемого коэффициента сопротивления движению ленты конвейера. Для грузонесущей ветви ленты наклонного конвейера с подвесной лентой нормальная нагрузка на ленту определяется выражением:

G = g[(q+qл)cos+q0]

где g – ускорение свободного падения, м/с2, q, qл, qo – линейная масса груза, ленты и вращающихся частей дисковых роликов, кг/м; – угол наклона конвейера, град.

Поперечное натяжение ленты (Н/м) на грузовой Т1 ветви и нормальные нагрузки P1 и P2 на ролики, определяемые согласно схеме на рис. 8, равны:

,

где и – углы наклона бортов ленты к горизонту и между плоскостью борта ленты и гранью выступа этого борта, град.

Рис.8. Схема сил взаимодействия ленты и опорных роликов

Для измерения коэффициента сопротивления движению ленты по опорной поверхности ролика был разработан экспериментальный стенд, моделирующий ленту с грузом, оказывающую различные нагрузки на стационарные дисковые ролики при изменяющемся угле наклона борта ленты по отношению к ролику.

Рис.9. Схема экспериментального стенда: а – главный вид; б – вид по стрелке А. 1 – рама; 2, 3 – шарнир; 4, 5 – рычаг; 6, 22 – винтовая стяжка; 7, 23 – динамометр; 8, 9 – шарнир; 10, 11 – рычаг; 12, 13 – болт; 14, 15 – несущий элемент; 16, 17 – проушина; 18, 19 – стойка; 20, 21 – палец; 24 – каретка; 25, 26 – дисковый ролик; 27, 28 – ось; 29, 30– гибкий элемент.

Каретку 24 стенда с дисковыми роликами 25 и 26 размещают между угловыми рычагами 4 и 5 таким образом, чтобы дисковые ролики 25, 26 упирались в полки несущих элементов 14 и 15. Далее с помощью винтовой стяжки 6 с контролем по динамометру 7 угловые рычаги 4 и 5 поворачивают относительно шарниров 2 и 3 навстречу друг другу до положения, при котором дисковые ролики 25 и 26 прижимаются к полкам несущих элементов 14 и 15 с расчетными усилиями, равными поперечному натяжению Т1 (рис. 8) ленты моделируемого конвейера. После этого каретку 24 поднимают вверх с одновременной фиксацией показаний второго динамометра 23. Показания динамометра 23 за вычетом веса каретки 24 и гибких элементов 29 и 30 дают значения сопротивлений движению ленты, отнесенных к шагу дисковых роликов 25, 26.

В работе определялась зависимость коэффициента сопротивления движению ленты от угла наклона ее бортов к опорному ролику и загрузки транспортируемым грузом. Эксперимент являлся двухфакторным, фактор угла наклона бортов к опорному ролику имел 4 уровня (45, 50, 55, 60 градусов), а фактор загрузки – 5 уровней (100, 210, 310, 460 Н). В исследовании применялся полностью рандомизированный план. Экспериментально определенное значение коэффициента сопротивления движению равно 0,033. При этом на основе результатов дисперсионного анализа был сделан вывод о том, что для одной пары борт ленты – опорный диск величина коэффициента сопротивления движению не зависит от угла между ними (в рассмотренных пределах) и величины силы взаимодействия F между ними.

Коэффициент сопротивления движению ленты конвейера (приведенный) вычисляется как отношение сил сопротивления к нормальной нагрузке на ленту, поэтому он будет зависеть от угла наклона борта ленты к горизонту и углом между плоскостями борта ленты и боковой кромки ролика:

.

Согласно этой зависимости можно утверждать, что для реальных значений угла, изменяющегося в пределах от 30 до 70 градусов, и рекомендованных величин угла (95 градусов), величина приведенного коэффициента сопротивления движению ленты уменьшается с увеличением угла наклона борта ленты к горизонту и уменьшением угла между плоскостями борта ленты и боковой кромкой ролика, то есть изменяется в пределах 0,034–0,067.

На основании закономерностей, рассмотренных в рамках данных научных положений, а также других выводов, освещенных в работе, была предложена методика расчета конвейеров с подвесной лентой. С помощью этой методики можно производить расчет производительности конвейера с подвесной лентой, определять потребную ширину ленты по заданной производительности, устанавливать величину сил сопротивления движению ленты на всех характерных участках конвейера, находить потребную мощность привода конвейера и т.д. С использованием данной методики была рассчитана производительность конвейеров с подвесной лентой шириной 650, 800, 1000 и 1200 мм. Результаты расчетов были сопоставлены с табличными значениями производительности конвейеров с желобчатыми трехроликовыми роликоопорами, угол наклона боковых роликов к горизонту в которых равен 30 градусам. Такой тип желобчатой роликоопоры позволяет достичь наибольшей производительности по сравнению с другими трех-, двух- и однороликовыми. Сравнительный анализ производительности показал, что приемная способность конвейеров с подвесной лентой в 1,5-1,8 раза (в зависимости от свойств транспортируемого груза) выше, чем у типовых конвейеров на роликоопорах, за счет чего снижается потребность в дорогостоящей конвейерной ленте при одинаковых условиях эксплуатации.

На базе предложенной методики была создана компьютерная программа, выполняющая автоматизированный расчет основных параметров конвейеров с подвесной лентой по заданным исходным данным.

Кроме того, в работе показан повышенный уровень безопасности конвейеров с подвесной лентой за счет отсутствия просыпей транспортируемого груза; существенно более продолжительный срок службы ленты за счет улучшения условий ее работы.

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 роликоопорах.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Лунев Д.Е. Конвейеры с подвесной лентой нового образца. / Д.Е. Лунев // Горные машины и автоматика. – 2007. – № 4. – c. 17–19.
2. Лунев Д.Е. Ленточные конвейеры на катковых опорах и задачи их внедрения. / Лунев Д.Е. // Записки горного института. СПб: Изд-во СПГГИ(ТУ). – 2004. – Вып. 159 (II). – с. 92-95.
3. Лунев Д.Е. Особенности расчета несущей способности конвейера с подвесной лентой. / Лунев Д.Е. // Записки горного института. СПб: Изд-во СПГГИ(ТУ). – 2004. – Вып. 170. – с. 57–60
4. Лунев Д.Е. Экспериментальная оценка несущей способности конвейеров с подвесной лентой. // Горный информационно-аналитический бюллетень. М: МГГУ. – 2006. – №11. – с. 279-284.
5. Пат. 2266855 Российская Федерация, МПК7 B65G15/00, G01M19/00. Стенд для исследования параметров подвесной ленты конвейера. / Ю. Д. Тарасов, Д.Е. Лунев, заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт. – 2004115356/11; заявл. 20.05.04; опубл. 27.12.05, Бюл. №36. – 5 с.: 3 ил.
6. Пат. 2289537 Российская Федерация, МПК7 B65G 15/08, B65G 15/26. Ленточный конвейер с подвесной лентой и ходовыми катками. / Д.Е. Лунев, Ю.Д. Тарасов, заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт. – 2005119872; заявл. 27.06.05; опубл. 20.12.06, Бюл. №35. – 6 с.: 3 ил.
7. Пат. 2294883 Российская Федерация, МПК7 B65G 15/08, B65G 15/60, B65G 43/06. Ленточный конвейер с подвесной лентой. / Ю. Д. Тарасов, Д.Е. Лунев, заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт. – 2005139255/11; заявл. 25.12.05; опубл. 10.03.07, Бюл. №7. – 6 с.: 2 ил.
8. Пат. 2296963 Российская Федерация, МПК7 G01L 5/04, B65G 15/00, B65G 43/00. Стенд для исследования параметров конвейера с подвесной лентой. / Ю.Д. Тарасов, Д.Е. Лунев, заявитель и патентообладатель Санкт-Петербургский государственный горный институт. – 2006100207/28 ; заявл. 10.01.06; опубл. 10.04.07, Бюл. №10. – 6 с.: 2 ил.