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.