книги / Промежуточные приводы ленточных конвейеров

6

Рис. 44. Схемы приводов с линейными асинхронными двигателями для кон­ вейеров со специальной (а) и обычной (б) лентой:

ляющие для ходовых лотков 9; 7 - рама конвейера; 8 - шарнирные соединения

Тяговое усилие конвейерной ленте передается не за счет ее сцепления с рабочим элементом привода, а за счет внутренних сил, действующих в толще электропроводного слоя конвейерной ленты. Поэтому характер износа лент иной, чем во фрикционных передачах, - под действием сдвигающих напряжений в самом токопроводящем слое.

Другое отличие - распределение тягового усилия по длине конвейерной ленты, что, конечно, уменьшает удельную нагрузку на ленту (Н/м), но связано с необходимостью иметь большое число приводов и соответствующую систему коммутации.

В конструкции конвейера, еде ротор отделен от конвейерной ленты, конвейер, по существу, является ленточно-тележечным конвейером с распределенным по контуру грузонесущей ветви приводом. Поэтому скорость движения ленты должна быть ог­ раничена так же, как и у конвейеров с цепными контурами (у рассматриваемого конвейера секции ротора соединены между со­ бой шарнирно, а ходовая часть обладает достаточно большой массой).

По данным автора, тяговое усилие, развиваемое одним ин­ дуктором массой 40 кг может доходить до 3-8 кН.

Таким образом, при использовании на конвейерах в качестве приводов линейных асинхронных двигателей требуется применять или специальную ленту, или значительно утяжелять конвейер.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА МНОГОПРИВОДНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ

5Л. Приближенный статический расчет многоприводных конвейеров

Расчет многоприводных ленточных конвейеров (МПЛК) может быть осуществлен по упрощенной методике или в результате экономико-математического моделирования.

В результате упрощенного расчета необходимо рассчитать основные параметры МПЛК без учета их динамических свойств. Динамические, или уточненные, параметры должны рас­ считываться в результате перебора всех вариантов и выбора оптимального после сравнения по заданному критерию.

Упрощенный вариант включает расчет (или выбор) следующих основных параметров МПЛК: В - ширина ленты; Wrp, Wnop - сопротивления движению соответственно на груженой и холостой

Такой расчет включает следующие этапы:

1. Расчет ширины В ленты конвейера по заданной произ­ водительности Qua. При рассмотрении работ [7, 8], в которых содержится достаточно подробное описание методики экономико­ математической модели расчетов МПЛК, следует, что основное условие начала расчетов конвейеров, рекомендуемое в этих работах, не может быть принято.

Так, согласно алгоритму [8], проверка соотношения заданной

Такой подход к решению данной проблемы имеет ряд не­ достатков, несмотря на то, что учет надежности работы МПЛК необходим.

Вызывает сомнения правильность повышения ширины несущей ленты при низких коэффициентах готовности. При этом уве­ личение ширины лент влечет за собой рост приведенных затрат на транспортирование по всей конвейерной установке за счет повышения стоимости лент и става конвейеров, а также для подземных МПЛК значительно повысит стоимость горно­ проходческих работ, что крайне нежелательно.

Выполнить условие (101) целесообразно не повышением ши­ рины ленты (хотя это приводит к росту Qp), а увеличением кт. Это' возможно при помощи сокращения числа промежуточ­ ных приводов. Принцип расчета необходимого числа приводов для обеспечения условия (101) будут дан ниже (см. подразд. 5.3).

2. Расчет суммарных значений сопротивлений движению грузонесущей ветви Wrp МПЛК и его холостой ветви Wnop.

3.Определение типа промежуточного привода и его тягового статического усилия (см. табл. 3 и разд. 4). Это можно сде­ лать, если имеется отработанная конструкция привода и изве­ стна его длина (для приводов с протяженным контактом).

При этом для выбора определенного типа привода можно ис­ пользовать сравнительные показатели, такие как затраты, от­ несенные к единице тягового усилия, удельное тяговое усилие, коэффициент потерь на перемещение тягового органа привода или использовать вспомогательные упрощенные методы, пример

при этом необходимо учитывать возможное ограничение числа приводов по условию соблюдения максимума кг*, который сни­ жается с ростом числа приводов (см. разд. 5.2). Снижение же кгж согласно (101) может привести к тому, что упадет рас­ четная производительность, а это недопустимо.

5. Выбор типа грузонесущей ленты. Он должен производиться по известным формулам по условию: максимальное натяжение грузонесущей ленты МПЛК Son находится в точке набегания ленты на промежуточный привод. Разрывное усилие

тивление движению грузонесущей ленты на ведомом приводом участке; So - предварительное натяжение грузонесущей ленты МПЛК, определяемое по ее провесу между роликоопорами.

Проведение упрощенного расчета МПЛК не требует эконо­ мико-математического моделирования. Тип и параметры про­ межуточных приводов при этом выбирает проектировщик, воз­ можно по желанию заказчика, и несет при этом ответственность за оптимальность выбранного варианта компоновки.

Возникновение альтернативных вариантов ведет к необхо­ димости экономико-математического моделирования, углубленной проработке выбора типа промежуточного привода по специальным методикам, одна из которых изложена в разд. 5.4, а также детальным расчетам основных параметров МПЛК.

Таким образом, упрощенный алгоритм, приведенный выше, пригоден только для прикидочных стадий ТЭО или техпроектов при проектировании новых уникальных МПЛК с повышенными QMJ(, L, требованиями надежности.

5.2. Определение допустимого числа приводов

Одной из важнейших проблем создания мощных МПЛК является повышение надежности их работы. В случае, когда значение коэффициента готовности кг* (основного показателя веро­ ятности безотказной работы) для МПЛК оказывается равным или превышает значение этого коэффициента для «ягкядя после­ довательно установленных серийных конвейеров, становится проблематичной необходимость использования МПЛК. Поэтому корректный учет надежности многоприводных конвейеров ста­ новится весьма важным.

Применение МПЛК позволяет значительно повысить н ад еж н ость работы транспортных коммуникаций. Последствия отказа привода различных типов конвейеров отличаются друг от друга.

Выход из строя привода любого конвейера, входящего в кас­ кад последовательно установленных конвейеров, неминуемо вы­

зовет аварийную остановку всей линии. Отказ промежуточного привода в МПЛК не должен вызывать аварийной ситуации. Это объясняется перераспределением тягового усилия вышедшего из строя привода на оставшиеся л-1 приводы. Возможность пере­ распределения тяговых усилий для числа приводов не более 3 доказана экспериментальными работами В.КДьячкова. Проф. И.Т. Штокман также рассматривает такую возможность, причем им предложено рассчитывать запасы тяговой способности кг каждого привода в зависимости от общего числа приводов п по формуле

А’

из которой следует, что для конкретного числа приводов МПЛК необходимы следующие запасы тяговой способности:

Опыт использования промежуточных приводов в США и ФРГ, где применяют до 14 приводов в одном МПЛК, также предполагает маловероятной аварийную остановку всей конвейерной линии при поломке одного из приводов. Учет того факта, что выход из строя одного промежуточного привода не является отказом всего МПЛК, требует рассмотрения режима работы грузонесущей ленты для данного случая. Можно считать, что сопротивления движению на некотором участке пропорциональны его длине, выход из строя промежуточного привода должен привести к двукратному повышению натяжения несущей ленты в месте на­ бегания на соседний по ходу ее движения привод. Это должно привести к опасному снижению запаса прочности ленты. Однако 10-кратный запас прочности несущей ленты МПЛК, как правило, достаточен для обеспечения нормальной ее работы в любом ре­ жиме.

Для зтого проанализируем особенности работы МПЛК с про­ межуточными приводами:

1.Промежуточные вакуум-приводы и некоторые другие (см. табл. 3) имеют регулируемое тяговое усилие.

2.Устранение отказа промежуточного привода, если он

все-таки произошел, занимает пренебрежимо малое время вос­ становления в сравнении со временем его безотказной работы, что снижает до минимума время работы несущей ленты с по­ ниженном запасом прочности.

3.Для нормальной работы МПЛК с промежуточными приводами необходима тщательная заделка стыков несущей ленты.

4.Применение передачи тягового усилия при помощи плос­ кого контакта лент значительно снижает неравномерность рас­

пределения нагрузок между прокладками несущей ленты, а также намного понижает изгибающие напряжения в них [3, 23].

5. Использованием пусковых муфт или других приспособлений (см. разд. 6) можно добиться снижения динамических усилий в несущей ленте во время пуска.

Согласно [3], возможно значительное снижение запаса прочности при выполнении перечисленных выше причин. В целом, анализ делает аргументированное допущение о достаточности 10-кратного запаса прочности несущей ленты. Принятое до­ пущение позволяет не считать отказом МПЛК выход из строя одного привода. В этом случае МПЛК представляет собой сис­ тему с резервными приводами, причем резерв является на­ груженным. Тоща вероятность того, что за некоторое время, для которого получены коэффициенты готовности, нормально будет функционировать не менее л-1 приводов, согласно би­ номинальному закону распределения вероятностей, можно вы­ разить следующей суммой:

где вероятности безотказной работы заменены на коэффициенты

готовности одного промежуточного привода и одновременно всех

готовности механического оборудования ктмех (ленты, ро-

ликоопор, става конвейера) по теореме умножения вероятностей будет*

п- 4.

3.При и ■ 5 по той же формуле (107) kr* - 0,962. Тогда значение расчетной производительности Qp становится равным 756 т/ч. Это значит, что если ширина ленты В была выбрана без запаса, то сменная производительность может быть не

обеспечена.

В этом случае число приводов в МПЛК должно быть огра­ ничено четырьмя приводами или необходимо пересчитать ширину ленты В исходя из Qp - 756 т/ч, при этом В может получиться больше по величине.

На ограничение числа приводов п существенно может влиять 5p.jp, которое в основном определяется сопротивлением дви­ жению И'грл, зависящим, в свою очередь, от длины ведомого приводом участка грузонесущей ленты I*. Тогда для ленточных

вода.

Шаг расстановки приводов (или число приводов) барабанного типа определяется по формулам (5) и (7). Для ленточных про­ межуточных приводов, как отмечалось выше, Ln определяется в соответствии с формулами (58), (72), (97), (98), (100), а длина самого привода - по формуле (73).

В указанных выше формулах число приводов определяется из условия равенства тягового усилия привода сопротивлению движению ленты конвейера на ведомом участке Ln.

Длину ведомого участка грузонесущей ленты конвейера можно также определить по факторам прочности несущей или тяговой ленты, суммарной мощности двигателей промежуточного привода или тяговому усилию привода.

По фактору прочности тяговой ленты:

,/а

s (eJ 1)

____________________________р а з р _________________________________________ ^-------

W<2«"+9'+0,f')COS0+-J-] +(t«' COS0+8ln0> и£ в/}

(1 1 0 )

По фактору прочности грузонесущей ленты конвейера [6]:

По фактору суммарной мощности двигателей промежуточного привода [2]:

фактор приводного барабана промежуточного привода; т - ко­

рительное натяжение ленты, Н; МАЛ - суммарный момент, раз­ виваемый двигателями привода, Н*м; R - радиус приводного барабана привода, м; К», - соотношение длины фрикционного контакта тяговой и грузонесущей лент и ведомого приводом участка грузонесущей ленты,

(д), несущей ленты {q‘ ) и вращающихся частей роликоопор на рабочей ветви конвейера (?'), кг/м; g ускорение свободного

падения, м/с2; w коэффициент сопротивления движению; Рш- сила дополнительного прижатия лент, возникающая в результате использования дополнительных средств (магнитов, вакуума и др.), Н.

В связи с тем, что стоимость МПЛК в значительной степени зависит от типа грузонесущей ленты, которая является важ­ нейшим параметром конвейера в целом, следует за основу рас­ чета длины L„ ленточных промежуточных приводов с незна­ чительным тяговым усилием принимать фактор прочности несущей ленты по формуле (111). Прочность же тяговой ленты в этом случае будет выбираться уже в зависимости от рас­ сматриваемого типа несущей ленты.

Для ленточных промежуточных приводов, способных развивать экстремально высокие тяговые усилия 5пр, длину Ln целе­ сообразнее рассчитывать исходя из прочности тяговой ленты [формула (110)], так как высокие Snp и сопротивление дви­ жению тяговой ленты привода могут создавать условия не­ возможности выбора тяговой ленты стандартного типа. Раз­ работка же и производство сверхпрочных лент до сих пор яв­ ляется острейшей проблемой.

5.3. Расчет срока службы конвейерной ленты

Корректный расчет срока службы конвейерной ленты поз­ воляет сделать правильный выбор основных параметров МПЛК,

типа ленты зависит заключение о целесообразности применения как МПЛК, так и в целом конвейерного транспорта.

В настоящее время нет конкретных рекомендаций и методик, позволяющих рассчитать срок службы МПЛК, имеющих длину более 5 км. Это связано с отсутствием данных о работе таких кон­ вейеров, так как они в основном работают в зарубежных стра­ нах.

Теоретические расчеты с использованием методик ИГД МЧМ

СССР, Гипроникель, Гипроруда, УкрНИИПроект и других дают значительньгё разброс в результатах.

Так, на рис. 46 приведены зависимости сроков службы ленты от длины конвейера L. Расчеты производились по формулам согласно [23], в упрощенном виде представленным в табл. 6. Ниже представлены исходные данные, для которых велись рас­

коэффициент, зависящий от сердечника ленты Кл = 1+1,6; от­ ношение производительности фактической к теоретической 7) =

но