Технические науки/10. Горное дело

д.т.н. З.Т. Акашев, к.т.н. А.Д. Мехтиев, к.т.н. Булатбаев Ф.Н.
Югай В.В.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

 

Оптимизация структурных схем конвейеров с тяговым органом

Технологическое назначение любого конвейера, в том числе конвейеров с тяговым органом, — это перемещение груза на расстояние, поэтому основным технологическим параметром конвейеров является их длина. В то же время максимально допустимая длина конвейера, лимитируемая прочностью используемых тяговых органов, при одних и тех же условиях эксплуатации и одном и том же тяговом органе зависит от совершенства способа транспортирования груза, принятого на данном конвейере, т. е. от величины коэффициента сопротивления движению . Например, забойный ленточный конвейер с нижней рабочей ветвью, перемещающейся непосредственно по почве пласта, и штрековый с рабочей ветвью, перемещающейся по роликам стационарных роликоопор с лентами одного типоразмера, или скребковый и ленточно-цепной конвейеры с тяговыми цепями одного типоразмера при одних и тех же значениях линейной нагрузки и угла установки до­пускают различную длину при одинаковой прочности тяговых органов. В связи с этим максимально допустимая длина кон­вейера выступает еще как бы показателем качества (совершенства) структурной схемы конвейера, определяемого по принципу «чем больше максимально допустимая длина конвейера при прочих равных условиях, тем лучше его схема соответствует сплошности и неразрывности (бесперегрузочности) потока груза, а следовательно, сокращению числа меха­низмов в транспортной линии, т. е. непрерывности схемы транспорта. Очевидно, внедрение непрерывной схемы транспорта для перемещения горной массы на большие расстояния по сложным криволинейным трассам является одним из перспективных направлений работ по повышению эффектив­ности производства на горных предприятиях.

Особенно острая необходимость в этом наблюдается на карьерах, где в связи с дальнейшим их углублением й одновременной концентрацией работ при этом использование в качестве траншейного общепринятых колесных средств транспорта—автомобильного и железнодорожного — нерационально. Действительно, в настоящее время в масштабе всей страны остро стоит проблема выдачи груза из глубоких карь­еров на поверхность. Существующие виды транспорта при глубине карьеров более 200 м практически становятся мало­рентабельными. Это связано с резким увеличением объема горно-капитальных работ и необходимостью поддержания горных выработок на длительный период эксплуатации, с уве­личением парка подвижного состава, переоборудованием и созданием мощных ремонтно-профилактических баз для транс­портного оборудования, с увеличением штата обслуживаю­щего персонала, с санитарно-гигиеническими условиями тру­да рабочих на карьерах, а также с безопасным обслуживани­ем при работе транспортного оборудования на предельных значениях угла наклона путей, особенно в осенне-весенние периоды года.

Для решения поставленных задач необходимо создание новых средств непрерывного транспорта, обеспечивающих сплошную конвейеризацию технологических цепочек добычи полезных ископаемых, выдачи и укладки вскрышных пород в отвал. Высокоэкономичность новых средств транспорта долж­на определяться сокращением объемов горно-капитальных работ при проходке наклонных транспортных выработок (траншей), уменьшением числа транспортных машин в ре­зультате повышения их единичной мощности, совмещением операций транспорта основных и вспомогательных грузов.

Перспективным направлением в области конвейеризации горно-добывающей промышленности является более широкое внедрение в качестве траншейного транспорта вертикальных и крутонаклонных конвейеров. Применение их позволит (по сравнению с конвейерами известных конструкций) при одной и той же высоте подъема значительно сократить дальность транспортирования грузов, что приведет к значительному повышению технико-экономических показателей горного про­изводства. Достигается это в результате уменьшения объема горно-капитальных работ, снижения эксплуатационных рас­ходов, уменьшения производственных площадей и т. п. Для этого необходимы мощные конвейерные подъемники, способ­ные транспортировать в одном ставе (без перегрузки) боль­шой объем горной массы на расстояния свыше 150—200 м под углами наклона 35—45° к горизонту. Однако создание их на базе известных конвейеров затруднительно по целому ряду причин [1]. Так, например, у цепных конвейеров — малая длина в связи с недостаточной прочностью их тяговых органов, поэтому применение их сопряжено с необходимостью сооруже­ния перегрузочных узлов, что особенно затруднительно на крутонаклонных участках, или выполнением конвейеров по многоприводной схеме, что также требует решения сложной проблемы — автоматического распределения нагрузки цепно­го конвейера между его приводами. У ленточных конвейеров не решена проблема закрепления на ленте подпорных элемен­тов, способных удерживать на ней крупнокусковой скальный груз, а при многоприводной схеме конвейера — проблема передачи тяговых усилий привода к ленте на линейных участ­ках конвейера и др.

В связи с этим для успешного решения проблемы конвей­еризации транспорта скальных грузов на карьерах являются целесообразными проведение поиска и разработка простей­ших схем конвейеров, и в первую очередь одноприводных, которые для каждого конкретного случая заданных условий эксплуатации (при заданных значениях производительности, дальности транспортирования, криволинейности трассы в плане и в профиле и т. д.) были бы наиболее рациональными.

Очевидно, такая задача может быть решена, если будут установлены закономерности построения структурных схем конвейеров. Тогда, используя эти закономерности и развивая их в нужном направлении, можно будет создавать конвейеры с заранее предсказанными свойствами.

Для определения рациональных схем специальных кон­вейеров, транспортирующих скальные породы, и обоснования их основных параметров необходимо все конвейеры общего и специального назначения классифицировать по единой систе­ме. Причем классификация должна быть проведена по наибо­лее общему признаку, раскрывающему основные внутренние связи (механическое строение) структурной схемы конвейера, аналогично методу составления структурных схем электро­механических систем при математическом моделировании. Это позволит найти перспективные пути развития внутренних связей, следовательно, и схем конвейеров. При этом могут быть найдены такие связи, которые будут ограничивать спол­зание и скатывание груза, улучшать условия очистки несущей поверхности от налипшего материала, обеспечивать макси­мальное использование тяговых элементов по прочности и т. д.

Имея технологическую задачу — увеличение дальности бесперегрузочного транспортирования скальных грузов кон­вейерами, основной признак классификации можем опреде­лить из анализа факторов, влияющих на главный технологи­ческий параметр конвейеров — длину.

Длина конвейера в общем случае определяется равенст­вом

                                 (1)

где  — разрушающее усилие тягового органа, Н; n — ко­эффициент запаса прочности тягового органа;  —усилие в точке сбегания с привода, Н; — суммарная линейная мас­са движущихся частей конвейера и груза, кг/м; — коэффи­циент сопротивления движению;  — угол установки конвейе­ра, град.

Решение равенства (1) относительно длины конвейера L дает

Следовательно, при известных условиях эксплуатации (за­данной производительности и угле наклона) максимально до­пустимая длина конвейера в общем случае является функцией трех независимых переменных величин (разрывной прочности тягового органа, коэффициента запаса прочности и коэффи­циента сопротивления движению). Усилие  на длину кон­вейера L в сторону его увеличения не влияет, так как оно определяется как минимально допустимое из условия надеж­ного взаимодействия тягового органа с приводом конвейера.

Анализ способов увеличения длины конвейера вариацией указанных независимых переменных величин показывает, что построение структурной схемы конвейеров характеризует­ся только теми способами увеличения длины конвейеров, ко­торые определяют механическое строение их тяговых орга­нов, и, следовательно, поведением последних при статических и динамических нагружениях. В связи с этим, чтобы опреде­лить оптимальный алгоритм для построения структурных схем конвейеров, необходимо изучить статические и динами­ческие свойства тяговых органов, а затем, сформулировав наиболее общее свойство их как математическую задачу, ре­шить ее на оптимум и установить основной признак классифи­кации конвейеров.

 

 

 

Список использованной литературы:

1. Сагинов А.С., Данияров А.Н., Акашев З.Т. Основы проектирования и расчета карьерных пластинчатых конвейеров. – Алма-Ата: Наука, 1984 – 328 с.