книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий
..pdfВ.И. ГАЛКИН В.Г. ДМИТРИЕВ В.И. ДЬЯЧЕНКО И.В. ЗАПЕНИН
Учебно-методическим |
|
|
объединением вузов |
|
|
Российской Федерации |
|
|
по образованию |
А |
|
в области горного дела |
||
в качестве учебного |
||
пособия для студентов |
||
вузов, обучающихся |
||
по основной |
МОСКВА |
|
образовательной |
||
программе подготовки |
ИЗДАТЕЛЬСТВО |
|
магист ров 550612 |
||
М О С К О В С К О Г О |
||
«Горные маш ины |
||
и оборудование» |
ГОСУДАРСТВЕННОГО |
|
направления подготовки |
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА |
|
магист ров «Горное дело» |
|
РЕДАКЦИОННЫЙ
С О В Е Т
Пр ед с е д a m ел ь
Л.А. П У Ч К О В
Зам. председателя Л .Х. Г И Т И С
Члены редсовета
И.В. ДЕМЕНТЬЕВ
А.П. ДМИТРИЕВ
Б.А. КАРТОЗИЯ
М.В. КУРЛЕНЯ
В.И. ОСИПОВ
э.м. СОКОЛОВ
К.Н. ТРУБЕЦКОЙ
В.В. ХРОНИН
В.А. ЧАНТУРИЯ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКОВСКОГО
ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
р е к т о р М Г Г У ,
чл .-ко р р . Р А Н
ди р ект о р
Издательства М ГГУ
академ ик |
Р А Е Н |
академ ик |
Р А Е Н |
академ ик |
Р А Е Н |
академ ик |
Р А Н |
а кад ем ик |
Р А Н |
академ ик |
М А Н В Ш |
академ ик |
Р А Н |
проф ессор |
|
академ ик |
Р А Н |
Е.И. ШЕМЯКИН |
академ ик Р А Н |
УДК 622.6.2 ББК 33.16
Г 16
|
Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учеб |
|
|
ных заведений Российской Федерации по образованию в области горного |
|
|
дела (письмо № 51-73/6 от 21.06.05) |
|
|
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для |
|
|
взрослых. СанПиН 1.2.1253—03», утвержденным Главным государственным |
|
|
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. |
|
|
Галкин В.И., Дмитриев В.Г., Дьяченко В.П., Запенин И.В., |
|
|
Шешко Е.Е. |
|
Г 16 |
Современная теория ленточных конвейеров горных предприя |
|
|
тий. — М.: Издательство Московского государственного горного |
|
|
университета, 2005. — 543 с.: ил. |
|
|
ISBN 5-7418-0389-Х (в пер.) |
|
|
Изложены теоретические основы расчета параметров ленточных конвей |
|
|
еров горных предприятий. Рассмотрены транспортные грузопотоки, влияю |
|
|
щие на выбор параметров ленточных конвейеров, приведена уточненная ме |
|
|
тодика тягового расчета ленточных конвейеров. Представлены теория и рас |
|
|
чет переходных процессов при пуске и торможении ленточного конвейера, |
|
|
теория многоприводных ленточных конвейеров. Освещены вопросы боково |
|
|
го схода и центрирования конвейерной ленты для различных конструктивных |
|
|
исполнений линейных секций става конвейера. |
|
|
Даны расчеты различных типов крутонаклонных конвейеров: с подпор |
|
|
ными элементами, лентой глубокой желобчатости и прижимной лентой. Из |
|
|
ложена теория надежности ленточного конвейера в целом, а также отдельных |
|
|
его узлов. Рассмотрены основные факторы, влияющие на работоспособность |
|
|
резинотканевой конвейерной ленты, а также на надежность става ленточного |
|
|
конвейера, включая его основные элементы. Приведены оценка эффективно |
|
|
сти работы и методы оптимизации параметров ленточных конвейеров. |
|
|
Для научных работников горно-добывающей отрасли и проектировщи |
|
|
ков горно-транспортного оборудования. |
|
|
Для студентов вузов, обучающихся по основной образовательной про |
|
|
грамме подготовки магистров 550612 «Горные машины и оборудование» |
|
|
направления подготовки «Горноеделся. |
|
|
|
УДК 622.6.2 |
|
|
ББК 33.16 |
ISBN 5-7418-0389-Х |
© В.И. Галкин, В.Г Дмитриев, |
|
|
|
В.П. Дьяченко, И.В. Запенин, |
|
|
Е.Е. Шешко, 2005 |
|
|
© Издательство МГГУ, 2005 |
©Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2005
ПРЕДИСЛОВИЕ
Светлой памяти дорогого учителя, основателя кафедры «Рудничный транспорт», члена-корреспондента АН СССР,
профессора МГИ— МГГУ Александра Онисимовича Спиваковского посвящается
Одним из наиболее производительных типов машин непре рывного транспорта являются ленточные конвейеры, поскольку они способны перемещать полезное ископаемое на значитель ное расстояние с минимальными эксплуатационными и энерге тическими затратами, могут быть объединены в конвейерные линии большой протяженности и производительности, а также использоваться в комплексах циклично-поточной технологии.
Уровень конвейеризации горных предприятий непрерывно растет, а освоение новых крупных месторождений, несомненно, потребует широкого внедрения более мощных ленточных кон вейеров и конвейерных линий большой протяженности.
Наряду с многими решенными задачами в теории ленточ ных конвейеров еще остаются проблемы, которые весьма акту альны при оценке работоспособности конвейера в целом и раз личных его узлов. Особенности расчета ленточных конвейеров продиктованы условиями их применения на горных предприя тиях. Рассмотрению некоторых, наиболее важных из этих про блем посвящена данная монография.
Многочисленными исследованиями установлено, что транс портные грузопотоки на горных предприятиях изменяются весьма существенно, причем, как правило, случайным образом, поэтому в монографии предложено статистическое описание транспортных грузопотоков, основанное на экспериментальных исследованиях, и показано, как могут быть определены ширина ленты и нагрузка на конвейер в зависимости от характеристик грузопотока. Рассмотрена проблема выбора совокупности ус
тойчивых статистических характеристик забойных грузопотоков угольных шахт, достаточных для их описания и типизации с точки зрения влияния на выбор параметров конвейерной транс портной системы.
Не менее актуальной является проблема тягового расчета конвейера. Предложен оригинальный подход к расчету распре деленных сопротивлений движению ленты и рассмотрено влия ние на них различных конструктивных особенностей ленточно го конвейера и внешних факторов.
Особое влияние на эффективность работы конвейера в сложных горно-геологических условиях оказывает боковой сход ленты. В связи с этим в монографии исследованы основные причины, вызывающие боковой поперечный сход ленты, пред ложены способы повышения самоцентрирующей способности става конвейера, а также изучены процессы поперечного сме щения ленты. Даны практические рекомендации по снижению боковых (поперечных) перемещений ленты и уменьшению из носа ее бортов.
В связи с наметившейся тенденцией увеличения длины лен точных конвейеров в одном ставе возникает серьезная проблема пуска и торможения таких конвейеров. Эти процессы сопровож даются значительными динамическими усилиями, возникаю щими в ленте и элементах привода конвейера, которые могут привести к его отказам.
Рассмотрены вопросы расчета весьма перспективного вида конвейеров — с приводами, распределенными по длине конвей ера. Определены условия, при которых все приводы работают с полной нагрузкой и при этом отсутствует их пробуксовка. Про анализированы особенности конструктивного исполнения таких конвейеров при криволинейной в плане трассе, произведен рас чет их основных параметров, обеспечивающий надежную рабо ту этого типа ленточных конвейеров.
Одной из основных проблем конвейерного транспорта на горных предприятиях продолжает оставаться транспортирова ние груза под большими углами подъема. В монографии рас смотрены наиболее перспективные конструкции крутонаклон ных конвейеров: с лентой глубокой желобчатости, с бортами и
6
поперечными перегородками, со специальной прижимной лен той. Приведены современные методики выбора основных па раметров крутонаклонных конвейеров. Представлены разра ботки в области теории расчета крутонаклонных конвейеров, а также методика расчета конструктивных параметров конвейе ра с прижимной лентой, параметров переходных кривых. Вы полнены исследования напряженного состояния груза и его взаимодействия с грузонесущей и прижимной лентами.
Эффективность использования ленточных конвейеров в значительной степени определяется сроком службы ленты и надежностью основных узлов конвейера. В монографии опи сана структурная модель надежности конвейера в целом и отдельных его элементов, приведен метод расчета показате лей надежности, учитывающий условия эксплуатации кон вейеров на горных предприятиях и систему их технического обслуживания. Представлена методика расчета показателей надежности резинотканевой ленты, учитывающая основные виды ее повреждений при эксплуатации, систему техническо го обслуживания и ремонта. Приведена методика расчета на дежности става конвейера, учитывающая конструкцию става, роликоопор и роликов, их уплотнительных подшипниковых узлов, тип транспортируемого груза.
В заключительной главе дан сравнительный анализ различ ных подходов к оценке эффективности работы и оптимизации параметров ленточных конвейеров горных предприятий. Пред ложен метод построения многоуровневой модели их эффектив ности, обеспечивающий целенаправленный поиск оптимального сочетания основных параметров конвейера.
Приведенный материал по теории и расчету ленточных конвейеров может быть рекомендован студентам, аспирантам, магистрам, а также научным работникам, занимающимся про блемами горного транспорта.
Авторами отдельных глав и разделов являются В.Г Дмит риев (разд. 1.1, 1.2, гл. 2, 3), И.В. Запенин (гл. 4, 5), Е.Е. Шешко (гл. 6,7,8), В.И. Галкин (гл. 9, 10, 11), В.П. Дьяченко (разд. 1.3; гл. 12).
т
1
ТРАНСПОРТНЫЕ
ГРУЗОПОТОКИ
ГОРНЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Транспортные грузопотоки являются одним из основных элементов логистики. Изучение грузопотоков и их соответст вующее адекватное аналитическое представление позволяют обоснованно выбирать основные конструктивные параметры транспортирующей машины, решать задачи, связанные со скла дированием, правильно оценивать различные технико-эконо мические решения и пр. Ниже на примере анализа транспорт ных грузопотоков угольных шахт рассмотрено решение таких задач, как выбор ширины лент и расчет загруженности конвейе ра, определяющей мощность привода конвейера.
Грузопотоки угольных шахт исследованы достаточно под робно (Р.Л. Мерцалов, Пономаренко, О.М. Зарецкий, Н.М. Хунг и др.). Установлено, что грузопотоки угля из лав являются слу чайными функциями времени и при их анализе целесообразно использовать теорию случайных процессов, в частности корре ляционную теорию. Менее подробно исследованы транспорт ные грузопотоки карьеров, однако и в данном случае замеры подтвердили их случайный характер.
Ниже с использованием корреляционной теории предложе но решение задачи по выбору ширины ленты и расчету загрузки конвейера, определяющей мощность привода.
1.1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ ГРУЗОПОТОКОВ
При расчете транспортирующих машин, работающих при случайных входных грузопотоках, важное значение имеют характеристики грузопотоков на различных интервалах вре мени. При расчете температурного режима работы привода (его температура стабилизируется за время, примерно равное 5—6 ч) необходимо знать константы грузопотока, примерно равные по длительности постоянным времени тепловых пе реходных процессов в приводе. При расчете количества про
сыпей с конвейера характеристики грузопотока необходимо определить на меньших интервалах времени, например ми нутном (показано [1], что более детальное временное изуче ние грузопотоков ненамного повышает точность этого вида расчетов). Такие характеристики можно назвать макрокон стантами.
Рассмотрим способы описания транспортных грузопотоков, необходимые для соответствующих расчетов транспортирую щих машин.
На рис. 1.1 приведены реализации транспортных грузо потоков, полученные в работах [1, 2]. Как видно из графиков, грузопоток 2 (0 представляет собой случайную функцию времени (случайный процесс), достаточно однородно ме няющуюся во времени.
а
б а,% |
50 |
100 |
t,NUiH |
100
80
60
40
20
0
Рис. 1.1. Реализации транспортных грузопотоков: а — шахтного; б — карьерного
12
При статистическом представлении транспортного грузопо тока его основными характеристиками являются: среднее зна чение, или математическое ожидание M Q, дисперсия D Q, среднее
квадратическое отклонение корреляционная функ-
ция грузопотока RQ (т), дифференциальный закон распределения ординат грузопотока P(Q), являющийся основой выбора уровня вероятности некоторых расчетных величин. При описании гру зопотоков часто вводят понятие коэффициента неравномерности кн, являющегося производной от указанных выше величин,
кн = QmM/ M Q (Gnux — максимальное значение грузопотока), и
коэффициента машинного времени кш равного доле времени по ступления груза на некотором базовом интервале.
В общем случае (см. рис. 1.1) грузопоток Q(t) можно пред ставить в виде дискретной последовательности импульсов фе(/) со случайной длительностью поступления груза и со случайны ми интервалами его отсутствия. В пределах длительности им пульсов грузопоток может быть описан как непрерывный слу чайный процесс Q'(t) .
Рассмотрим возможные способы представления непрерыв ной Q'(t) и дискретной (f>g(f) составляющих процесса Q{t) .
Как следует из экспериментальных исследований, непре рывная часть грузопотока имеет распределение, близкое к нор мальному или логарифмически нормальному, т.е. функции рас пределения равны:2
2
(log Q '- M q) 2
К