книги из ГПНТБ / Эйдерман, Б. А. Методика исследования процесса формирования динамических нагрузок в тяговых цепях забойного конвейера при установившемся режиме работы
.pdf
Министерство угольной промышленности СССР
Академия наук СССР
Ордена Трудового Красного Знамени
Институт горного дела им. А. А. Скочинского
У тверж ден а |
|
Лаборатория |
||
директором института |
комбайновой |
выемки |
||
и |
доставки |
угля |
||
проф .,докт.техн .наук |
||||
|
|
|
||
А . В . Докукиным
К а н д . техн. наук Б . А .Э Й Д Е Р М А Н , инж . А .В . БЕРМ АН
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ТЯГОВЫХ ЦЕПЯХ ЗАБОЙНОГО КОНВЕЙЕРА
ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ РАБОТЫ
Москва
1973
У Д К 622.647
В методике изложен процесс формирования динамических нагрузок в тяговых цепях при установившемся режиме работы конвейера. Приведены расчеты динамических нагрузок на сты ках секций и основные параметры колебаний, возникающих в звеньях тягового органа при пересечении ими вертикальных углов взаимного изгиба двух секций. Предложена теория фор
мирования колебания деформации в |
звеньях |
тяговой цепи с |
учетом повышения ее скорости. |
|
Б.А.Эйдерманом |
Методика разработана канд.техн.наук |
||
и инженером А.В.Берманом. |
проф., докт. техн. наук |
|
Научный руководитель этапа - |
||
А.Г.Фролов. Научный руководитель темы - проф., докт, техн. наук В.Н.Хорин.
в корреляционном анализе динамических нагрузок при нимал участие канд.техн .наук З.Я .Хургин.
Шахтные испытания на действующих конвейерах про
водились совместно о ПГТМ АН УССР (канд .техн .наук В.П.Крот, инженеры И.П.Верменчук, В.А.Попков).
В составлении методики принимал участие инж. В.И.Маковеев .
Методика предназначена для организаций Минуглепрома
СССР и Минтяжмаша, занимающихся исследованием, созданием и эксплуатацией забойных передвижных скребковых конвейеров.
//
О
ВВ Е Д Е Н И Е
Вскребковых передвижных конвейерах наименее износостойкими узлами являются цепной тяговый орган и рештачный став. Создание методики исследования процесса формирования динамических на грузок в тяговых цепях забойного .конвейера при установившемся ре жиме работы весьма актуально, так как в ней приводится расчет кратковременных нагрузок в стыках секций.
При повышении нагрузки на забой и увеличении производитель ности забойных конвейеров необходимо,увеличивать скорость движе
ния тягового органа. Поэтому в методике рассмотрено нарастание динамических нагрузок в стыках секций при повышении скорости тя говой цепи. Использование полученных расчетов поможет более глу боко проанализировать процессы, происходящие в стыке секций при прохождении цепи,и принять меры по уменьшению износа сопрягаемых узлов.
|
I . |
РАСЧЕТ НАГРУЗОК В ТЯГОВОЙ ЦЕПИ |
|
|
|
|
|
НА ПОРОГАХ СЕКЦИЙ КОНВЕЙЕРА |
|
|
|
Вследствие погрешностей в изготовлении рештаков, некачествен- , |
|||||
ного монтажа или недостаточно |
надежной конструкции |
замков |
на |
||
стыках |
секций могут образовываться превышения листа |
одного |
ре |
||
штака над другим - пороги, увеличивающие сопротивление |
движению |
||||
цепи. |
Особенно ощутимы пороги |
при реверсе, когда цепь набегает'' • |
|||
на лист .рештака, |
. |
|
|
-> |
|
Рассмотрим сопротивление движение цепи на пороге.При встрече вертикального звена цепи с порогом (рис. 1 .1 ,а ,б ) тяговое усилие разлагается на составляющие
где |
|
A/=S-sinoCui |
, |
Г= S -шос |
у |
||
S - |
тяговое усилие до |
порога; |
|||||
|
|||||||
|
Ы.ш- угол подъема звена (шарнира); |
|
|||||
|
|
|
R - k „ |
/ |
bn |
|
|
|
|
COS d ш |
/7 |
П |
|
||
|
|
~R |
" |
Z |
|
||
где |
k n - |
высота |
порога; |
|
|
|
|
|
k - |
радиус |
звена цепи. |
|
|
|
|
Рис. X .I. Схема движения тяговой цепи конвейера
а - на стыке с порогом;
$ - на пороге с фаской |
|
Проводим касательную в точку соприкосновения |
звена с порогом |
и полагаем, что подъем цепи происходит на стыке |
по элементарным |
наклонным плоскостям. |
|
h
Сила, необходимая для подъема звена по наклонной плоскости
Гк - T - f - N
или |
Гк = 8 ( т * ш - f-sin* ш ). |
Работа, затраченная на подъем звена по элементарному участку наклонной плоскости, равна:
|
( I . I ) |
Интегрируя |
выражение (1 ,1) по углу сСш , получаем значение |
работы по |
подъему звена на пороге: |
. |
ш |
л= S-i}(cosc£[u-f-sirioiuj)d«. ;
о
Я= S-Я |&д оСш + f ( / - cosо^ш)J .
Усилие в цепи с учетом преодоления порога
S'= S + д S }
где д 5 - приращение усилия на пороге
|
|
|
A S = S - F,к |
/ |
|
|
||
|
|
|
COSoiш |
|
|
|||
тогда |
|
' |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
' |
s<= S 4 5 “ |
( тоСш - j |
■sia |
) |
||
ИЛИ |
|
/ |
/ |
, |
, |
х |
|
|
|
|
S - s i f t f t i j c L y ) . |
|
|
||||
Коэффициент увеличения натяаения цепи на пороге |
|
|||||||
|
|
Km , p = j - = |
• |
|
( 1. 2 ) |
|||
|
|
|
|
|||||
Натянутая цепь (реальные условия эксплуатации) несколько при |
||||||||
поднимается, |
при этом угол с/ш уменьшается на порогах |
до 10 мм, |
||||||
примерно на 12-15 |
$. Наличие фаски на стыках секций уменьшает со |
|||||||
противление |
на |
порогах |
(см, |
рис. I . I , в ), так |
как угол подъема |
|||
звена |
на фаске меньше |
угла |
подъема звена в |
шарнире примерно |
||||
в 2-3 |
раза. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Зависимость |
коэффициента увеличения сопротивления движению |
|
цепи на пороге |
от высоты порога либо |
угла наклона представлена |
|
на |
рис. 1 .2 , а . |
Увеличение натяжения при наличии порогов видно |
|
из |
осцшиограммы(рис. 1 .2 ,б),полученной |
на испытаниях конвейера |
|
СП63 |
при прямом ходе и реверсе Лесглаженные пороги высотой до 3 |
- |
||
5 мм вызывали увеличение |
тягового усилия цепи |
и мощности на 20- |
|
|
35%. |
Подобное увеличение |
натяжения и мощности |
отмечено при испы |
|
таниях конвейера комплекса ОКА.
Рис. 1 .2 . Графики |
нарастания усилий |
|
на пороге тяговой цепи |
забойного |
конвейера |
а - зависимость коэффициента увеличения |
натяхения Ки |
|
от угла подъема звена cLuJ |
|
|
6 - мощность конвейера при отсутствии (I) я наличия (2) порогов
При прохождении вертикальным звеном порога длина цепи увели чивается, так как вместо пути по прямой (рис. I . I , а) звено проходит путь lz по кривой. Приращение длины цепи равно:
д ^ = |
= R |
] ■ |
Приращение тягового усилия равно:
6
где £д - продольная жесткость |
цепи; |
£ - длина участка цепи. |
|
Приращение усилия^/" можно |
щраэить через радиус и угол |
подъема звена |
Slflv(Hz') |
£ (<*И, |
|
&F “ :--------- |
г—---------- Е. - |
После прохождения порога место вертикального звена занимает горизонтальное и приращение усилия стремится к нулю. Уменьшение максимальной нагрузки за стыком согласуется с величиной получен ной при экспериментальных замерах, которые проводились на кон вейерах СП63, СПбЗ/C j, ОКА "и других,а также на конвейерах в ФЕТ.
Интервал времени нарастания нагрузок на стыке
d£
аили
0
Проведенное исследование свидетельствует о значительном влия нии порогов на рост статических и динамических нагрузок в тяго вых цепях. . Поэтому необходима конструкция замковых соединений, препятствующей возникновению порогов в рештачном ставе. Целесо образно введение фасок в местах стыка, уменьшающих нарастание усилий в 2-3 раза.
2 . РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
ВТЯГОВОЙ ЦЕПИ В МЕСТАХ ИЗГИБА СТАВА КОНВЕЙЕРА
Вреальных условиях эксплуатации вследствие неровности почвы пласта став конвейера многократно изгибается в вертикальной плос кости.
Ряс. 2 .1 . Схема движения тяговой цепи конвейера
Рассмотрим мгновенные нагрузки, возникающие при прохождении вертикальным ввеном цени места изгиба става в соединении двух рештаков (рис. 2 .1 ). Проходя по стыку в месте изгиба, вертикаль- 7
нов звено поворачивается, приподнимая цепь на величину д Л :
|
|
лА — И -О,5 А у |
|
(2 .1 ) |
|
где |
Н - виеота |
иодъема |
цепи при |
повороте вертикального |
|
|
эвева; |
|
|
|
|
|
k=2R - высота 8вена. |
|
|
|
|
|
Полагаем, что поворот звена происходит в тот момент, |
когда |
|||
его середина находится на вершине стыка: (рис. 2 .1 ) . Тогда |
|
||||
|
Нср = 0,5 [ 7 1 - d )• siaf * k • fiM f] , |
(2. 2) |
|||
где t - шаг цепи; |
|
|
|
|
|
|
d.- диаметр прутка цепи; |
|
|
|
|
|
f - угол изгиба става в соединении рештаков. |
|
|||
|
Подставляя значения// из |
выражения (2 .2 ) в ( 2 .1 ) , находим дД: |
|||
|
д А = |
0,5 [ ( / - Д )siaf+ A |
(cosf-0~\ . |
I (2 .3 ) |
|
|
В случае малых углов (при |
si/ifxf, |
cosf^l- — |
) |
|
выражение (2 .3 ) принимает вид |
|
|
|
||
дД = 0,5f (t~ d- 0,5k f ) .
Увеличение длины цепи при подъеме ее на высоту д к
где / , £, - |
соответственно |
длина отрезков |
цепи до и после |
1 |
подъема звена на |
высоту д А . |
|
Тангенс угла подъема цепи |
равен: |
|
|
дД
Ч г , - — '
Вслучае малых углов
«г*
дД
Т
или |
0,5fii- d - 0,5■k-f) |
(2 .5) |
|
-a |
|||
fc = |
|
По углу подъема цепи в соответствии с выражением (2 .4) опре деляем и ■.
d = i- |
/ |
- / |
|
т г |
|||
|
■/> |
в случае малых углов
(2.6)
- /
Гк
Приращение тягового усилия при прохождении вертикальным звеном места изгиба
Согласно выражению (2 .6) |
приращение тягового усилия цепи д F |
|||||
равно: |
л Л. = |
|
г |
|
|
|
|
2 |
С / |
|
(2 .7) |
||
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кz |
~ 1 |
|
|
Подставляем в выражение (2 .7) значение угла |
подъема цепи, |
|||||
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
h f ср |
~ |
8 - 1 ' |
|
|
|
|
|
|
|
~ / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f z ( t - d - 0 , 5 k - f ) ‘ |
|
||
|
|
|
r * ( t - d - 0 , 5 A - f ) ' |
(2.8) |
||
|
|
|
|
8-Е2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наличие |
кратковременных |
нагрузок, |
вызванных |
прохождением |
||
звена через |
вершину изогнутого участка, |
подтверждается экспери |
||||
ментами, проведенными на конвейере агрегата ОКА. После прохожде
ния вертикального звена |
через |
вершину |
кратковременное дополни |
|||
тельное приращение усилия |
стремится |
к нулю ( |
дА |
0 |
||
При повороте вертикального |
звена |
|
сразу |
за радиусной частью |
||
мгновенная нагрузка увеличивается еще более интенсивно,достигая
максимальной. Приближенно при определении И |
в выражение |
(2.2) |
||
вместо 0,5 |
(i-cL ) следует подставить t - 2 d . |
В этом случае |
||
|
|
Н - |7l - 2 d ) - S i n f + 0 ,5 h -c o s f] |
(2*9) |
|
и выражение |
(2 .3) |
принимает следующий вид: |
|
|
или |
дА - |
[ ( t - 2 d ) s i n f + 0 ,5 h. ( c o s f - /)] |
|
|
дА = \ ( t - 2d ) ~ 0 , 2 5 k - f ] . |
|
|
||
|
|
|
||
9