книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

На движущихся участках ленты вблизи привода (при t< т ,)

динамические натяжения формируются прямыми волнами и от­ раженными волнами сил трения. Так как знаки и скорости рас­ пространения этих волн внутри участков совпадают, то справед­ ливо соотношение

Э 5 , . + |Э 5Д

(4.17)

С учетом этого соотношения получим для точек набегания и сбегания с приводного барабана:

В динамические натяжения входят составляющие, вызванные отраженными волнами сил трения:

Если механическая характеристика привода аппроксимиру­ ется линейной зависимостью = F0+yu0, то после подстано­ вок и интегрирования при нулевых начальных условиях получим

( _il±£2Zl>

Уравнение (4.25) справедливо до момента х2 прихода к при­ воду волн, отраженных от границы груженой и порожней ветвей ленты. Дальнейший анализ приводит к весьма громоздким вы­ ражениям [1], однако расчеты показывают, что влияние этих от­ раженных волн на скорость привода и величину динамических натяжений до момента времени Тз (когда прямые волны обойдут весь контур ленты) в большинстве случаев незначительно. Тогда экстремальные расчетные натяжения ленты получим после под­

Для определения Тз необходимо рассчитать скорости сь С2, которые согласно (4.7) зависят от изменяющегося ускорения на фронте прямой волны. Исследования показали, что изменение ускорения на фронте оказывает несущественное влияние на ско­ рость пусковой волны. Величину ускорения можно принять по­ стоянной:

Если диаграмма натяжений контура ленты перед пуском со­ ответствует диаграмме в установившемся режиме, то А,| = = 1.

Для конвейера с натяжным устройством, обеспечивающим в период пуска постоянство натяжения сбегающей с привода ветви ленты, вовлечение в движение ленты осуществляется только прямой волной, распространяющейся по верхней ветви. Достигнув границы груженого и порожнего участков, прямая волна частично отражается (отраженная волна имеет отрица-

Использование расчетных формул (4.30), (4.31), (4.33) мо­ жет привести к существенным ошибкам в случае проектирова­ ния конвейеров со сложным профилем трассы или конвейеров большой длины с малым отрицательным перепадом высот ме­ жду точкой загрузки и головным приводом. В первом случае необходимо, используя принцип суперпозиции, последова­ тельно проанализировать распределение динамических натя­ жений по контуру с учетом отраженных и преломленных волн для различных схем предпусковой загрузки ленты. Во втором случае необходимо сравнить время разгона привода tv с Тз (для конвейера с жестким натяжным устройством) или т4 (для кон­ вейера с податливым натяжным устройством, установленным у привода).

Если /р < т3 или тл, то расчетные пусковые натяжения в

точках набегания и сбегания с привода следует определять по (4.30), (4.31), (4.33) при подстановке t = /р, так как к этому мо­ менту времени от привода начнут распространяться волны об­ ратных знаков, вызванные переходом двигателя на рабочий уча­ сток естественной характеристики, т. е. резким снижением воз­ мущающего усилия. Время /р можно определить графическим построением функции v0(t) по (4.25).

4.2. РЕЖ ИМ ТОРМОЖ ЕНИЯ КОНВЕЙЕРА

Экстремальные натяжения ленты и наихудшие условия по сцеплению на приводных (тормозных) барабанах могут иметь место при торможении конвейера. Это относится прежде всего к наклонным конвейерам с отрицательным перепадом высот меж­ ду концевыми барабанами (в шахтах это бремсберговые конвей­ еры). Если привод конвейера и тормозное устройство располо­ жены в головной части конвейера, то при торможении конвейе­ ра от привода по верхней груженой ветви конвейера начинает распространяться прямая волна, уменьшающая начальное натя­ жение установившегося режима (рис. 4.5). В конвейере с жест-

ким натяжным устройством по нижней ветви распространяйся прямая волна динамического растяжения; если на конвейере Ус­ тановлено податливое натяжное устройство (см. рис. 4.5, б), то эта волна отсутствует и каретка натяжного устройства переме­ щается по направлению к приводу.

Так как в бремсберговых конвейерах с углом установки более -3 ... -5° двигатель работает в генераторном режиме и в точке набе­ гания на привод лента имеет минимальное натяжение, то при даль­ нейшем снижении этого натяжения может быть исчерпан запас по сцеплению на приводе и начнется полное скольжение ленты, ито может привести к аварийной ситуации. Кроме того, натяжение лен­ ты может упасть ниже уровня, при котором обеспечивается устой­ чивое движение без образования недопустимых провесов между роликоопорами. Так как при переходе от установившегося режима к режиму торможения направление сил сопротивления движению не изменяется, то Ь - = 0 и скорости распространения волн оп­ ределяются по (4.5).

Прямые волны частично отражаются от границы груженого и порожнего участков лент; коэффициенты отражения и знаки отраженных волн определяются согласно (4.8) и (4.9).

«Г*

—Чда ()

Рис. 4.5. Распространение волн при торможении конвейера: а, б — горизонтального или уклонного; в, г—брсмсбергового

Для схемы с жестким натяжным устройством натяжение в

точке набегания имеет минимум в момент времени т, = —+ — и

С\ С2

расчетная формула имеет вид

где FT = Fo + yvy — приведенное к ободу барабана тормозное усилие; у — угловой коэффициент механической характери­ стики тормозного устройства; W — тяговое усилие привода в установившемся режиме (в генераторном режиме — отрица­ тельно).

Максимальное натяжение при торможении груженого бремсбергового конвейера возникает в хвостовой части конвей-

L

ера через т2 = — после начала торможения: ci

2г,

шaxS(L) = S0(L)+k0(F0+W) г,+г2- у

где к0— коэффициент, учитывающий снижение амплитуды прямой волны вследствие внутреннего трения в ленте по мере ее распространения к хвостовой части конвейера.

Для схемы с податливым натяжным устройством минимальное натяжение в точке набегания достигается при т3 = 2L/c, или

т4 = 2Z/(c, +с2) в зависимости от интенсивности волны, отражен­

ной от границы груженой и порожней ветвей ленты.

Для анализа устойчивости движения ленты на роликовом ставе в режиме торможения необходимо определить динамиче­ ские натяжения ленты в различных точках по длине става. При

распространении прямой волны ослабления натяжения вдоль груженой ветви натяжение в точке, удаленной от привода на

х

расстояние л:, начинает падать через время — после начала

с .

торможения и до момента т5 = L/c1+ (L - x )c l прихода в точку

х волны растяжения. Поэтому

Условие устойчивости соблюдается, если min S (x, t) > (5* 8)(q2 +qn)/p,

где lp— расстояние между роликоопорами на груженой ветви. Решение задачи об устойчивости ленты на роликовом ставе

в течение всего периода торможения требует весьма громоздко­ го анализа волновых процессов, поэтому эти расчеты целесооб­ разно производить с помощью вычислительной техники, осо­ бенно при сложном профиле трассы конвейера.

При установке привода бремсбергового конвейера в зоне максимальных статических натяжений после приложения тор­ мозного усилия по груженой ветви распространяется волна ди­ намического растяжения (см. рис. 4.5, г), поэтому такая схема предпочтительнее с точки зрения обеспечения устойчивости груженой ленты при торможении. Кроме того, так как привод установлен в зоне максимальных натяжений, легко обеспечить требуемый запас по сцеплению на приводных барабанах и от­ сутствие скольжения ленты, когда динамические натяжения вблизи привода достигают экстремальных значений. По этим же причинам иногда в бремсберговых конвейерах применяют схе­ му, когда привод устанавливают в головной части конвейера, а тормозное устройство — на хвостовом барабане.

В бремсберговых конвейерах с тормозным устройством, установленным на головной станции конвейера в зоне мини­ мальных статических натяжений, отсутствие проскальзыва­ ния ленты можно обеспечить лишь при значительном запасе по сцеплению на тормозном барабане, что приводит к необ­ ходимости увеличения натяжения контура ленты в устано­ вившемся режиме, т.с. к необходимости применения более прочной ленты.

Для снижения экстремальных динамических натяжений применяют системы с плавным нарастанием тормозного момен­ та, или системы динамического торможения на первом этапе ос­ тановки конвейера.

4.3. УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПУСКЕ КОНВЕЙЕРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРЕКТИРОВОЧНОГО

КОЭФФИЦИЕНТА ДИНАМИЧНОСТИ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ЛЕНТЫ И КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА ПО ТЯГОВОМУ ФАКТОРУ

Расчет экстремальных динамических натяжений при пуске конвейера с головным приводом и жестким (в период пуска) на­ тяжным устройством может быть выполнен по формулам (4.30), (4.31), полученным на основе анализа волновых процессов в контуре ленты.

Расчетные формулы (4.30), (4.31) применимы при условии, что в режиме пуска натяжение во всех точках контура ленты не падает ниже определенного уровня, при котором происходит резкое снижение скорости распространения волн, что может привести к потере устойчивости движения ленты. Такое условие выполняется при достаточном предварительном натяжении кон­ тура и ограничении пусковых усилий привода.

Непосредственное использование формул (4.30), (4.31) при расчете параметров конвейеров типажного ряда затруднено тем, что значения экстремальных натяжений зависят от длины кон­ вейера (через время обхода фронтами упругих волн контура ленты Тз), а длина конвейера в начале расчета неизвестна и в свою очередь может зависеть от значений экстремальных натя­ жений.

Формулы (4.30), (4.31) получены для случая линейной ме­ ханической характеристики привода yF(t) = F0± уй0(линейная зависимость пускового момента от числа оборотов). Если при­ нять значение пускового тягового усилия постоянным FnyCK= FQ\ у = 0, то пусковую механическую характеристику привода мож­ но оценить кратностью пускового тягового усилия к расчетному тяговому усилию привода в установившемся режиме:

_ Fпуск

(4.38)

п_ Ж,

Предварительные расчеты показывают, что для опреде­ ленного по мощности привода типоразмера конвейера с ре­ зинотросовой лентой и, следовательно, большой скоростью распространения пусковых волн значения выражения

чJ

мальной длине конвейера (угол установки р = 0) это значение близко к единице, а при максимальных углах установки, ко­ гда допустимая длина конвейера (в соответствии с типичным графиком применяемости) резко сокращается, значение этого выражения составляет 0,85...0,95, причем эти значения прак­ тически не зависят от мощности привода, так как при увели­ чении мощности возрастают длина конвейера и время Тз, но также возрастает и приведенная масса привода.

Использование формул (4.30), (4.31) затруднено также тем, что заранее неизвестны (или требуют дополнительного расчета) значения начальных предпусковых натяжений 5нбо,