книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий
..pdfРис. 8.6. Зависимость коэффициентов к2, к"_ от величины hlbp
Анализ распределения напряжений по поперечному сече нию груза на конвейере показал, что проекция вектора продоль ных напряжений на продольную ось изменяется от величины
стп = <*б (l + 2 / 2 + 2/ ф |
+ / 2 j (вблизи лент) до стп= а б(1 + 2 /2 + |
+yf(l + f 2) ( f 2 - f\2) |
(в средней части сечения). Здесь f\ — ко |
эффициент внутреннего трения груза. |
|
Учитывая, что f\ |
= хг /OQ, из условия равновесия (8.2) элемен |
тарного объёма груза площадью A\B\C\D\, вырезанного в толще поперечного сечения (рис. 8.7), получаем зависимость для опре деления касательного напряжения трения в толще груза:
тг = y g sin p (l-Z /Z 0) F /( /, |
(8.4) |
где xz — касательное напряжение трения на высоте слоя Z.
344
, 1 1 1 1 1 |
1 1 1 1 U |
|
..................... |
|
h |
/ " Д , 1 |
У |
D , ЬР |
, С |
Рис. 8.7. Схема для определения напряжений в поперечном сечении груза
Эпюры напряжений трения и продольных напряжений, по казанные на рис. 8.8, иллюстрируют, что в поперечном сечении существует точка (т. 0), в которой anz имеет максимальное зна чение, а тг — минимальное значение. Слои груза в окрестностях этой точки при определенных условиях (как показали расчеты, при р > 30° и производительности конвейера более 5000 т/ч) мо гут потерять устойчивость и будут оказывать давление на ниже лежащие слои с дополнительной продольной силой, равной
(8-5>
где xz, a„z, Uz, Fz — соответственно напряжения трения, про дольные напряжения, периметр и площадь сечения элементар ного объема при высоте слоя Z. На рис. 8.9 показаны величины первого и второго членов формулы (8.5) для углов наклона 35 и 45° по высоте слоя, что иллюстрирует увеличение неустойчивой зоны с увеличением угла наклона.
Рис. 8.8. Эпюры продольных напряжений (а) и напряжений трения (6)
----------------------° n z F z ---------------------- |
T Z U Z |
Рис. 8.9. Распределение величины неустойчивой зоны по высоте поперечного сечения груза в зависимости от угла наклона конвейера
Расчеты показали, что при угле подъема = 30° неустойчивая зона появляется при производительности, превышающей 5000 т/ч, и вызывает увеличение бокового давления на 30— 35 %. При угле 35 — 50° и производительности 5000— 10 000 т/ч дополнительное боковое давление может превышать основное в 1,5—4 раза [7].
Эффективного снижения боковых давлений в этом случае можно добиться уменьшением высоты слоя груза на конвейере, но это приводит к увеличению ширины ленты, что не всегда оп равданно.
8.3. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА ОСНОВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ КОНВЕЙЕРОВ С ПРИЖИМНОЙ ЛЕНТОЙ
Расчет конвейеров с прижимной лентой имеет некоторые особенности по сравнению со стандартным ленточным конвейе ром.
346
Ширина ленты с учетом обеспечения герметизации груза:
B = l,3[>/Q /(ifnvYp)+ 0 ,l]. |
(8.6) |
Коэффициент производительности Ка принимают не более 550, чтобы снизить поперечные сечения груза. Кроме того, вы сота сечения груза на ленте также должна соответствовать раз меру максимального транспортируемого куска:
A > (l,2 -1 .5 )< w
Линейный вес груза, ленты и роликоопор обеих ветвей оп ределяется аналогично стандартному ленточному конвейеру. Необходимое линейное усилие прижатия груза прижимной лен той с прижимными устройствами (^.npCOs|3 + qn.к) должно быть больше боковых сил.
При использовании прижимных катков и пружин
<7пу =[<?sinp-(2<? + q ) f cosp](2/), |
(8.7) |
где/— коэффициент трения между лентой и грузом ( /« 0,3 - 0,5). Сопротивление движению крутонаклонной части гружен
ной ветви (без учета изгиба ленты)
W* = {[<7 + Gup + Gu, ] cos р + q„K+qp}Zxo'+
+ [(l-JC ,)^ + ^ ip]L sin p > |
(8.8) |
где q'p — погонный вес поддерживающих роликов груженой
ветви; L — длина крутонаклонной части конвейера; w '— коэф фициент сопротивления движению конвейерной ленты; Kq - ко эффициент распределения тягового усилия между прижимной и несущей лентой.
(8.9)
где <7тр.пР и <7тр.гр — сила трения между грузом и прижимной и грузонесущей лентами соответственно;
= (^.npCOSP+ 9 n y + 9 C O S p )/
Сопротивление движению крутонаклонной части прижим ной ленты
(8.10)
Сопротивления остальных участков конвейера рассчитыва ются аналогично соответствующим участкам ленточного кон вейера, так же как мощность привода и усилия натяжного уст ройства. Отношение мощностей груженого и прижимного кон вейеров должно быть также равно Кч\
^ = ^ „ р / К + л д ,
где М,р иТУгр — мощность привода прижимного и грузонесущего контуров соответственно.
С увеличением угла подъема конвейера привод прижимного контура принимает на себя от 28 до 40 % общей нагрузки при изменении угла наклона на 35—90° (рис. 8.10).
Расчет ленты на прочность производится также по форму лам, аналогичным наклонному ленточному конвейеру. При вы боре типа лент необходимо учитывать, что как прижимная лен та, так и грузонесущая должны быть гибкими и в продольном, и в поперечном отношении. Это объясняется необходимостью об волакивать груз прижимной лентой и сложными условиями прохода обеими лентами переходных участков. Поэтому реко мендуется применение лент с небольшим модулем упругости (< 2 1 0 6Н/м2).
3 4 8
Рис. 8.10. Зависимость мощности привода прижимного и грузонесущего кон туров от угла наклона конвейера
Предварительное натяжение грузонесущей ленты принима ется по формуле
■SH„=12(9„+<U )<; |
(8.11) |
(/' — расстояние между роликоопорами грузовой ветви);
для прижимной ленты
5„пР=ЧпрС- (8.!П
где — расстояние между роликоопорами прижимной ленты.
8.4. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНЫХ УЧАСТКОВ КРУТОНАКЛОННЫХ КОНВЕЙЕРОВ С ПРИЖИМНОЙ ЛЕНТОЙ
Загрузка крутонаклонного конвейера с прижимной лентой производится на горизонтальном или слабонаклонном участке гру зонесущего контура, где происходит формирование грузопотока.
На переходном участке, если загрузочный участок наклонен под углом р0 ==8 —10° к горизонту, груз не скатывается с криво линейной части до угла |% — Ро (Р? — допустимый угол подъе ма, Р9 = 16— 18°). Далее на участке с углом Р—Р9 роликоопоры с грузонесущего контура снимаются и устанавливаются на при жимной, в результате грузонесущая лента прижимает груз до перехода его на прямолинейный участок с прижимными эле ментами.
Радиус переходной кривой зависит от натяжения ленты и модуля ее упругости. Для синтетических лент с низким модулем упругости составляет 15—50 м. Применение тросовых лент тре бует резкого увеличения радиуса переходной части (примерно в 10 раз).
Размеры загрузочного узла в основном определяются ра диусом переходного участка.
Эта проблема приобретает особое значение в связи с на метившейся практикой устанавливать в карьерах, шахтах, рудниках и поверхностных комплексах горных предприятий не один подъемный конвейер, а несколько унифицированных модулей, что технологически и экономически достаточно обосновано.
Ориентация на модульные установки позволяет, не затраги вая всей конвейерной линии, производить удлинение трассы, упростить формирование ее, снизить массу и громоздкость кон цевых сооружений крутонаклонного конвейера.
В настоящее время пользуются рядом методов определения минимально допустимого радиуса переходной кривой на кон вейерах с прижимной лентой. Общие требования к радиусу пе реходных кривых на конвейерах — отсутствие подъема ленты над роликоопорами, сохранение желобчатости и другие — для крутонаклонного конвейера с прижимной лентой не являются определяющими, так как наличие прижимной ленты препятст вует появлению указанных негативных явлений. Вместе с тем появляется новое требование — отсутствие перенапряжений в обеих лентах на криволинейном участке.
Рис. 8.11. Схема загрузки конвейера:
1 — слабонаклонная часть; 2 — крутонаклонная часть
Некоторые исследователи при рассмотрении этого во проса пользуются методами, применяемыми для упругих ба лок с наполнителями [9,10]. Задавшись натяжением на пер вой роликоопоре криволинейного участка S\(H), определяют минимальный радиус переходной кривой на первой ролико опоре, а затем и на всех остальных (/), учитывая жесткость ленты, сопротивление движению, угол криволинейного уча стка, число роликоопор и др. При этом необходимо предва рительно выбрать число роликоопор, шаг между ними, т.е. заранее предположить ориентировочную величину радиуса переходного участка.
Расчеты показали, что при этом допущении минимально допустимый радиус уменьшается от первой роликоопоры к по следней и по мере увеличения натяжения ленты увеличивается. Радиус переходной кривой возрастает также в степени S при увеличении жесткости ленты.
В других источниках переходной участок рассматривается как упругая балка, подвергающаяся одновременно натяжению на криволинейном участке SKp и изгибу моментом М, появляю
щемуся из-за переходного участка радиусом R. При этом счита ют, что вертикальная кривая должна проектироваться так, что бы не вызвать прогиба или чрезмерного напряжения в такой части поперечного сечения лент [3].
M = E I/R ,
где Е — модуль упругости упругой балки; / — момент инерции поперечного сечения; R — радиус кривой.
Структура и конфигурация упругого стержня при этом почти не учитываются. Однако подвергающийся растяжению и изгибу упругий стержень неоднороден по поперечному се чению. Он представляет собой «систему», элементы которой имеют различную жесткость. Эту «систему» можно обозна чить как «грузонесущая лента — горная масса — прижимная лента».
В процессе движения обе ленты имеют вертикальные сдви ги в промежутке между роликоопорами. При этом относитель ное смещение сечений лент складывается из упругих продоль ных деформаций обеих лент и их перемещения за счет компен сации вертикальных сдвигов [11].
Эти перемещения (А/) зависят от натяжения системы (5кр), расстояния между роликоопорами (7Р) и линейного веса «сис темы» (q):
причем
ЯЯт Ят Ягр•
Представляя М как деформацию, по закону Гука, получим
&1 = S J , I E
где Е' — условная жесткость лент, свободно лежащих на опо рах,
E ' = l 2 S l l ( q H l ) .
Таким образом, если систему «грузонесущая лента — горная масса — прижимная лента» рассматриваем как стержень, то он будет иметь одинаковые смещения с реальной лентой в том слу чае, если ввести понятие агрегатной, или системной, жесткости:
£, = £ /(! + £ /£ ') ,
или
( 8. 12)
где £ — жесткость лент, Я Жесткость прокладочных лент
Е = Е0Ш ,
где £ 0 — модуль упругости, Я/мм прокладки ленты; В — шири на ленты, мм; / — число прокладок.
Выражение для суммарного напряжения в элементах «системы» от натяжения и изгибающего момента после соответ ствующих преобразований позволяет определить допустимый радиус изгиба. При этом вместо жесткости лент принята агре гатная жесткость «системы» по формуле (8.12), а поперечное сечение ленты учтено как произведение ее ширины на число прокладок.
Очевидно, что радиус переходной кривой может быть ли митирован чрезмерными напряжениями как грузонесущей лен ты, так и прижимной. Причем у обеих лент одни слои работают на растяжение (натяжение не должно превышать максимального рабочего натяжения), другие — на сжатие (перенапряжения не возникает, если суммарное напряжение не превышает 0,05 от максимального) [12].
Анализ расчетных данных показал, что радиус кривой ли митируется напряжениями, возникающими на внутренней по верхности грузонесущей ленты.