Балаклейский С.П., Балаклейская Л.А.

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова

(г. Костанай, Казахстан)

Определение коэффициента жесткости пружин выравнивающей секции

Одной из основных причин, приводящих к боковому смещению ленты конвейера и ее ускоренному износу, является внецентренное расположение груза на ленте [1]. Существуют устройства, позволяющие уменьшить степень неравномерности размещения груза относительно оси ленты. Конструктивная схема одного из таких устройств изображена на рисунке 1. Устройство представляет собой секцию, боковые стойки 1 которой шарнирно соединены со станиной конвейера 2 и имеют возможность поворота в плоскости, перпендикулярной оси конвейера. На стойки подвешена гирлянда роликов 3.

Рисунок 1. Расчетная схема выравнивающей секции

Начальное положение стоек определяется весом Q центрально расположенного груза и весом ленты, приходящимися на роликоопору, а также усилиями пружин 4. При смещении центра тяжести груза на ленте равновесие секции нарушается, и ее стойки поворачиваются на некоторый угол в сторону противоположную направлению смещения груза. При этом рычаг 5 одной из секций внедряется в транспортируемый материал, полностью или частично устраняя смещение.

Определим величину коэффициента жесткости пружин, необходимую для выполнения выравнивающей секцией ее функций.

Вертикальная составляющая силы, действующей на наиболее загруженную стойку со стороны гирлянды роликов:

, (1)

где - вес ролика;

- вес ленты, приходящийся на роликоопору;

- вес груза, приходящийся на роликоопору;

k – коэффициент, учитывающий неравномерность размещения груза на конвейерной ленте.

,

где х – величина смещения центра тяжести груза на ленте;

b – расстояние между стойками опоры.

Горизонтальная составляющая силы, действующей на наиболее загруженную стойку со стороны гирлянды роликов:

, (2)

где - номинальный угол наклона боковых роликов (см. рисунок 1).

Из треугольника АВС в соответствии с теоремой косинусов имеем (см. рисунок 1)

,

где - длина пружины в растянутом состоянии;

- угол наклона нижней части стоек (см. рисунок 1);

- расстояние от точки крепления пружины к станине до шарнира стойки (см. рисунок 1);

- расстояние от точки крепления пружины к стойке до шарнира стойки (см. рисунок 1).

Длина растянутой пружины при наклоне стойки на угол ε:

.

Величина деформации растянутой пружины

, (3)

где - дина пружины в ненагруженном состоянии.

Усилие, развиваемое пружиной

, (4)

где - коэффициент жесткости пружины.

Величина момента, создаваемого пружиной:

.

С учетом (3) и (4)

.

Момент, создаваемый реакцией (незначительное изменение плеча пр

,

где - плечо приложения силы (см. рисунок 1).

Момент, создаваемый горизонтальной составляющая силы, действующей на наиболее загруженную стойку со стороны гирлянды роликов, равен (см. рисунок 2)

. (5)

Как следует из рисунка 2

,

где - расстояние между стойками опоры;

- расстояние между шарнирами стоек (см. рисунок 1).

Рисунок 2. К определению плеча силы R_Y2

.

; . Тогда

.

.

.

. . Тогда

.

.

.

Баланс моментов сил действующих на стойку относительно опорного шарнира:

.

С учетом (3), (4) и (5) предыдущее выражение приобретает вид:

(6)

С учетом того, что , (6) приобретает вид:

Отсюда

. (7)

Выражение (7) позволяет, зная параметры секции и задаваясь необходимой величиной угла , подобрать необходимые для нормальной работы устройства пружины, а также провести анализ влияния на требуемую величину коэффициента жесткости пружин различных параметров секции.

Литература

1. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. – М.: Машиностроение, 1983. – 487 с.