Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЫРАВНИВАНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ

Акашев З.Т. 1 Акашев А.З. 1 Балабаев О.Т. 1 Косбармаков С.Ж. 1
1 Карагандинский государственный технический университет
В данной статье представлены результаты научно-исследовательских работ, выполненных авторами по разработке способа выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент. Для повышения эффективности работы конвейерных лент, осуществлена разработка способа, который, позволяет эффективно выравнивать максимальные деформации в поперечных сечениях конвейерных лент. Разработанный способ позволяет эффективно выравнивать максимальные деформации в поперечных сечениях конвейерных лент. Расчеты, проверенные на примере лент, шириной 1200 мм, показали, что при использовании разработанного способа у резинотросовых лент число тросов уменьшается с 80 до 44, у шести прокладочных резинотканевых – число прокладок над боковыми роликами снижается до трех, то есть в два раза. На разработанную конструкцию получен инновационный патент РК.
ленточный конвейер
конвейерная лента
резинотросовая лента
резинотканевая лента
деформации в ленте
сечение ленты
1. Евневич А.В. Горные транспортные машины. – М.: Госгортехиздат, 1963. – С. 161.
2. Полунин В.Т., Гуленко Г.Н., Герасимова М.Ф., Шастимиров А.А. Конвейерные ленты, конструкции и расчет. – М.: Университет дружбы народа им. Патриса Лумумбы, 1978. – С. 13.
3. Акашев З.Т., Акашев А.З., Балабаев О.Т., Косбармаков С.Ж. Инновационный патент на изобретение № 30895 «Способ выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент». Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Республики Казахстан 18.01.2016 г.
4. Малыбаев С.К., Акашев З.Т., Балабаев О.Т. Совершенствование методики прочностного расчета отклоняющих барабанов тяжелых ленточных конвейеров // Ежемесячный научно-технический и производственный журнал «Горный журнал». Выпуск 4. – Москва: Издательский дом «Руда и Металлы», 2012.

В настоящее время, каркасы конвейерных лент по длине состоят из продольных нитей – основ или стальных тросов, расположенных параллельно по всей ширине ленты с одинаковым шагом между ними и воспринимают всю суммарную нагрузку от сопротивления движению груженой ленты, значительная часть (0,25-0,7) которой возникает из-за сжатия и разжатия груза лентой на межроликовых пространствах по всей длине конвейера. При этом, если стальные тросы располагаются в ленте однослойно, то продольные нити резинотканевых лент – располагаются многослойно, в виде отдельных тканевых прокладок, но все они между собой скреплены резиновым заполнителем, что придает определенную жесткость и прочность лентам. С целью исключения просыпи мелких фракций груза, правилами безопасности с двух боковых сторон ленты предусматриваются свободные поля, а груз сосредотачивается в средней части поперечного сечения ленты, т.е. его продольные силовые элементы испытывают наибольшую деформацию. К тому же боковые свободные поля, ввиду малой деформации их силовых элементов становятся дополнительной нагрузкой для средней части сечения ленты. В связи с этим, при выходе сечения ленты, на разгрузочный барабан, ввиду отсутствия накопления движущихся масс на барабане, все продольные силовые элементы ленты должны быть подвергнуты одинаковой максимальной деформации. Если для средней части ленты эта деформация достигается постепенно, как статическая, то для свободных боковых полей – как мгновенная динамическая с коэффициентом динамичности >2, что сопровождается разрывом в этих местах резиновых заполнителей. В результате в резинотканевых лентах происходит расслоение прокладок, а в резинотросовых – сопровождается выходом тросов из лент. В обоих случаях ленты подвержены интенсивному разрушению и преждевременному выходу из строя. Следовательно, требуется разработка упреждающих способов защиты конвейерных лент от максимальных деформаций.

Известен способ защиты резинотканевых лент от максимальных их деформаций увеличением коэффициента запаса прочности и одновременным уменьшением допустимой нагрузки на единицу ширины (см) одной прокладки [1]. Например, для особо прочного бельтинга (ОПБ) при числе прокладок от 2 до 4, коэффициент запаса прочности n = 10, а допустимая нагрузка на 1 см ширины прокладки – 11,5 кг; при числе прокладок от 5 до 8, n = 11, допустимая нагрузка 10,4 кг на 1 см. При числе прокладок 9-12, n = 12, а допустимая нагрузка 9,1 кг на 1 см. Недостатками данного способа являются: резкое увеличение удельной материалоемкости и энергоемкости конвейера, уменьшение его ресурса, увеличение стоимости лент, усложнение обслуживания ленты и конвейера в целом, резкое снижение несущей способности лент.

Наиболее прогрессивен метод защиты, предлагаемый в работе [2], где предлагается защищать резинотросовые ленты только одним постоянным параметром n = 9, независимо от количества тросов в ленте, от их диаметра и ширины лент, что значительно упрощает расчет и выбор конвейерных лент. Недостатками указанного способа являются: значительная масса ленты, сложность обслуживания ленты и конвейера, большая удельная материалоемкость и энергоемкость конвейера, значительная стоимость ленты, значительные потери производительности при смене лент.

Очевидно, что минимизация потерь может быть достигнута только в том случае, если будут сохранены форма и параметры сечения ленты с грузом неизменными на всем протяжении каждого характерного участка конвейера, то есть если представить сечение ленты как балку равного сопротивления изгибу. Как известно, при изгибе балок постоянного сечения все сечения кроме опасного, имеют излишний запас прочности, что свидетельствует о нерациональном использовании материала. Наиболее рациональной будет такая форма балки, при которой напряжения во всех поперечных сечениях будут одинаковыми (равны допускаемому), такие балки называются балками равного сопротивления изгибу.

В 2014 году на кафедре «Промышленный транспорт» Карагандинского государственного технического университета (г. Караганда), выполнена работа по разработке способа выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент. Разработанный способ поясняется рисунком и состоит следующих этапов:

ak1aa.tif

a)

ak1bb.tif

б)

Способ выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент: резинотросовая лента 1; трос 2; резинотканевая лента 3; прокладки 4; средний ролик 5; боковой ролик 6; нижний ролик 7; груз 8

1. При работе ленточного конвейера сечение груза на лотковой ленте при углах наклона боковых роликов 38 ° (равняется - углу откоса материала в движении), формируется в форме правильного эллипса, который для оптимизации и упрощения расчетов параметров массы груза на ленте необходимо разделить по площади на четыре равных сектора.

2. Площади каждого сектора делят по квантово-экстремальной закономерности распределения на шесть характерных участков Δ = l/6 по оси x, а по оси y – по величине квантов вероятностей появления значений случайной величины.

3. Определением площадей характерных участков и действующих в них нагрузок выполняется с использованием теоремы Д.И. Журавского. Расчеты показывают, что основная часть нагрузки приходится на ленту над средним роликом – более 75 %.

4. По результатам определения нагрузки действующей от груза на ленту, определяется количество силовых элементов (тканевых прокладок или тросов) в ленте. Это делается с дискретным изменением количества силовых элементов, что переводит поперечное сечение конвейерных лент в режим работы балки равного сопротивления изгибу, на резинотросовых лентах достигается изменением шага между тросами, а в резинотканевых лентах – изменением ширины и количества прокладокнад боковыми роликами.

Количество силовых элементов над боковыми роликами в загруженных участках ленты должно соответствовать – 1/3, а на незагруженных участках ленты – 1/6. Примеры:

1) в случае резинотросовой ленты с шириной 1200 мм тросы располагают с шагом расположения тросов 15 мм; в загруженной ленте над средним роликом количество тросов составляет 28 (420/15 = 28), а далее проводится дискретное изменение количества тросов над боковыми роликами в загруженных участках ленты по 7 (324/15 = 21,6; 21,6/3 = 7,2 - 7) тросов и на бортах незагруженных участков ленты по 1 (66/15 = 4,4; 4,4/6 = 0,73-1) тросу;

2) в случае если по условиям прочности проходит шести прокладочная резинотканевая лента, тогда над средним роликом в ленте должно быть 6 прокладок шириной b1, над боковыми роликами в загруженных участках ленты по 2 (6/3 = 2) прокладки шириной b2 и на бортах незагруженных участков ленты по 1 (6/6 = 1) прокладке шириной b3.

В результате совершенствования способа выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент, получен инновационный патент Республики Казахстан [3]. Для более высокой точности определения рациональных конструктивных параметров, необходимы детальные исследования с разработкой цифровой модели в программной среде прикладных программ SolidWorks или ANSYS [4], которая позволит проанализировать эффективность работы конвейерных лент. Техническим результатом предлагаемого изобретения является перевод сечения конвейерных лент в режим работы балки равного сопротивления изгибу, что позволяет выравнивать максимальные деформации в поперечных сечениях лент. Этот технический результат достигается тем, что в рассмотренный способ выравнивания максимальных деформаций в поперечных сечениях конвейерных лент внесены следующие изменения: боковые ролики располагаются под углами наклона 38 ° для формирования груза, в форме правильного эллипса разделенного на четыре равных сектора; каждый сектор делят по квантово-экстремальной закономерности распределения на шесть характерных участков, дискретностью Δ = l/6 по оси x, а по оси y – по величине квантов вероятностей появления значений случайной величины; для определения площадей характерных участков и действующих в них нагрузок выполняется по теореме Д.И. Журавского; после определения нагрузки действующих от груза на ленту, определяется количество силовых элементов (тканевых прокладок или тросов) в ленте с дискретным изменением количества силовых элементов, что переводит поперечное сечение конвейерных лент в режим работы балки равного сопротивления изгибу, на резинотросовых лентах достигается изменением шага между тросами, а в резинотканевых лентах – изменением ширины и количества прокладок; количество силовых элементов над боковыми роликами в загруженных участках ленты должно соответствовать – 1/3, а на незагруженных участках ленты – 1/6.

Таким образом, разработанный способ позволяет эффективно выравнивать максимальные деформации в поперечных сечениях конвейерных лент. Расчеты, проверенные на примере лент, шириной 1200 мм, показали, что при использовании разработанного способа у резинотросовых лент число тросов уменьшается с 80 до 44, у шести прокладочных резинотканевых – число прокладок над боковыми роликами снижается до трех, то есть в два раза. Соответственно, снижаются массы и стоимости конвейерных лент, снижается энергоемкость ленточного конвейера в среднем 1,5 раза. Исчезает шевеление груза под воздействием деформации лент, сопротивление движению снижается в 1,4 – 1,7 раза, в результате чего снизится пылевыделение по трассе конвейера в среднем в 1,25 раза. Резинотканевая лента превосходит по техническому уровню свой прежний режим работы в 2 раза, а резинотросовая лента – 1,83 раза. В совокупности эти мероприятия обеспечивают снижение установленной мощность привода, при заданной производительности конвейера, в среднем в 1,5 раза.


Библиографическая ссылка

Акашев З.Т., Акашев А.З., Балабаев О.Т., Косбармаков С.Ж. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ВЫРАВНИВАНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ В ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЯХ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 5-2. – С. 197-200;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11570 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674