книги / Транспортные машины и комплексы

вызывает в упругом стержне вынужденные продольные колеба­ ния, а периодические рывки при внезапном изменении знака ускорения стержня вызывают непрерывное возникновение соб­ ственных (свободных) колебаний.

При определенном соотношении параметров конвейера (длина, скорость движения и шаг цепи) частота вынужденных и соб­ ственных колебаний может совпадать, что вызывает явление резонанса, при котором динамические усилия в цепи сильно возрастают. Наоборот, при других параметрах вынужденные и собственные колебания, проходя аптифазно, взаимно уничтожа­ ются и динамические усилия в тяговой цепи уменьшаются до минимума. Кроме того, установлено, что при работе некоторых типов цепных конвейеров, например скреб­ ковых, имеют место авто­ колебания (более подробно см. курс «Расчет и конст­ руирование транспортных машин и комплексов»).

Динамические нагрузки, будучи знакопеременными, при опре­ деленном значении вызывают в металле цепей усталостные явле­ ния, в результате которых цепи преждевременно выходят из строя.

Впроцессе работы горных транспортных машин происходит резкое стопорение рабочих органов.

Вэтих случаях к движущему моменту двигателя прибав­ ляется динамический момент, вызванный резким уменьшением скорости ротора, вращающихся и поступательно движущихся масс. При стопорении этот момент будет направлен в сторону движения и сложится со статическим.

Динамические нагрузки при резком стопорении обычно яв­ ляются причиной обрывов тяговых цепей конвейеров, поломок трансмиссий погрузочных машин и др.

Наиболее опасным будет случай, когда причиной стопоре­ ния рабочего органа явится так называемое непреодолимое пре­ пятствие, жесткость которого по сравнению с приведенной жест­ костью трансмиссии рабочего органа можно условно принять равной бесконечности, т. е. считать, что вся кинетическая энер­ гия движущихся масс расходуется на деформацию элементов ме­ ханизма, трансмиссии и тяговых цепей.

Для определения усилий, возникающих в элементах рабочего органа, например скребкового конвейера, составляется эквива­ лентная динамическая схема (рис. 6) и вычисляются маховые массы, приведенные к валу звездочки.

Исполнительный орган машины и детали его привода изготов­ ляются из упругого материала — стали, поэтому при резком сто­ порении рабочего органа, вызвайного столкновением с препят­

ствием, происходит перемещение упругой системы, вдоль которой распределены массы тягового органа, зубчатых передач, валов, муфт, ротора двигателя и других движущихся деталей, к которым приложен момент, развиваемый двигателем Мди = / (ср), и неко­ торый возрастающий момент сопротивления

теле проходит на нелинейной части механической характеристики. Поэтому в таких случаях крутящий момент двигателя не может •считаться постоянным и должен задаваться как функция угловой скорости ротора в соответствии с характеристикой двигателя.

Таким образом, величина ДМ и закон изменения во времени при экстренном стопорении неизвестны, но, очевидно, что чем быстрее растет эта величина, тем больше будут напряжения в деталях привода. Наибольшими эти напряжения будут в случае столкновения рабочего органа с так называемым непреодолимым препятствием (негабарит породы, зацепление скребка за рештачный став и т. п.). Податливость системы в этом случае будет за­ висеть от упругости тяговой цепи и деталей трансмиссии.

На практике сказывается податливость самого препятствия, кроме того, привод транспортной машины закреплен не абсо­ лютно жестко.

Типичные трансмиссии горных транспортных машин состоят из зубчатых редукторов, муфт, валов и других элементов.

Все эти элементы обладают известной упругостью и при на­ гружении деформируются. Как известно, коэффициентом упруго­ сти или податливости какого-либо участка трансмиссии называется отношение величины линейной деформации (или угла закручива­ ния) данного участка звена трансмиссии или рычажной системы к величине действующего на него усилия пли крутящего момента.

Измеряется величина коэффициента податливости участка при линейных деформациях в м/Н, при крутящих — в рад/Н-м.

Величина, обратная коэффициенту податливости* носит на­ звание коэффициента жесткости.

Коэффициенты жесткости для многих типовых деталей могут быть определены но справочным данным, приведенным в лите­ ратуре. Для простых по форме деталей жесткость определяется по элементарным формулам, известным из курса «Сопротивле­

Упругие элементы равной жесткости, но расположенные в раз­ личных местах трансмиссии, не равнозначны с точки зрения воз­ никновения динамических нагрузок.

Динамическая значимость упругого элемента определяется потенциальной энергией его деформации. Эквивалентными с точки зрения динамики считаются упругие элементы, имеющие равную величину потенциальной энергии деформации. Поэтому при пост­ роении эквивалентных схем трансмиссии горных транспортных машин следует пользоваться понятием приведенной жесткости участка.

Приведенной жесткостью участка называют крутящий момент (или усилие), который необходимо приложить к некоторому сечению трансмиссии (центру приведения), чтобы повернуть его па один радиан (или сдвинуть на 1 м) за счет деформации дан­

Итак, для определения приведенной жесткости любого эле­ мента трансмиссии, подвергающегося деформации кручения, до­ статочно разделить его жесткость на квадрат передаточного числа между этим участком и центром приведения. Из вышеуказанного видно, что между методикой определения приведенной жестко­ сти и приведенного момента инерции имеется некоторая ана­ логия.

Для привода горных транспортных машин, как правило, при­ меняют асинхронные двигатели со специальным исполнением ро­ тора. Аналитическая зависимость между моментом и угловой ско­ ростью ротора для таких двигателей весьма сложна. В общем случае эта кривая может быть разбита на ряд участков, на каждом

Как видно из формулы (62), динамическая нагрузка на тяговый орган (цепь), возникающая при стопорении (зацепление за выступ рештака, обрушение породы кровли на конвейер), зависит от расстояния от привода конвейера до точки стопорения, а также и от приведенных движущихся масс конвейера.

Указанное хорошо согласуется с экспериментальными данны­ ми. Для этого на стенде устанавливался скребковый одноцеп­

рые набрасывались на движущуюся скребковую цепь и создавали экстренное ее стопорение. Опыты проводились с конвейером, у которого двигатель соединялся с редуктором посредством жесткой муфты и турбомуфты. Усилия, возникающие в цепи, замерялись при помощи измерительного звена с наклеенными на нем проволочными датчиками и записывались при помощи осцил­ лографа. Результаты замеров (рис. 7) показали, что максималь­ ное усилие в цепи было вблизи приводной головки и достигало при жестком соединении двигателя с редуктором Smaz = 172 000 Н, при соединении с помощью турбомуфты SmdLZ = 95 000 Н.

Для защиты от перегрузки применяют следующие муфты фрикционные предельного момента, турбомуфты, порошковые, дробовые, центробежные и др.

Муфты со срезными штифтами конструктивно наиболее просты, но срабатывание их связано с разрушением штифта.

Раздел I

ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ И КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ РАЗРАБОТОК

Глава III

СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ И КОМПЛЕКСЫ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Основные элементы скребкового конвейера (рис. 8) — не­ подвижный желоб и движущийся по нему тяговый орган (обычно цепь), на котором укреплены скребки. Загружаемый материал захватывается скребками и проталкивается по желобу. Рабочей может быть верхняя или нижняя ветвь конвейера или обе одно­

При частичном заполнении желоба или при большом расстоя­ нии между скребками, а также при транспортировании по восста­ нию (рис. 9, в) перед каждым скребком скопляется некоторое количество насыпного груза (тело волочения), частицы которого не остаются в относительном покое. Задерживаемые трением о стенки и днище желоба частицы выжимаются вверх, материал у скребков выпучивается и частицы его перемещаются по откосу вперед и назад. В результате материал приобретает в продоль­ ном сечении перед скребком форму, показанную на рис. 9, а и в, т. е. имеет место «порционное волочение».

Если глубина желоба или высота слоя материала больше высоты скребков (рис. 9, б), то при соответствующем расстоянии между скребками сопротивление перерезанию слоя сыпучего материала оказывается большим, чем сопротивление перемещению его по желобу, поэтому груз движется по желобу практически сплошным потоком (сплошное волочение). При транспортировании по горизонтали или по падению пласта можно считать, что шахт­ ные скребковые конвейеры транспортируют груз сплошным пото­ ком.

а

Ш

в

Рис. 9. Схемы перемещения материала скребками:

о — прерывное волочение; б — сплошное волочение; в — прерыв­ ное волочение при подъеме

Скребковые конвейеры применяют для транспортирования угля по подземным выработкам, на поверхности шахт и обогати­ тельных фабрик. Конструкция их зависит от назначения. При­ нято разделять скребковые конвейеры на подземные и общего назначения (для поверхности шахт, обогатительных и брикетных фабрик).

Скребковые конвейеры общего назначения применяются в гор­ ной промышленности уже много десятков лет. Специальные конструкции подземных конвейеров, которые рассматриваются ниже, являются сравнительно новым средством доставки угля из очистных забоев пологих и наклонных пластов.

Широкое применение скребковых конвейеров в угольной про­ мышленности обусловлено рядом их достоинств:

высокая устойчивая производительность, мало зависящая от влажности и крупности материала;

возможность доставки по горизонтали, под уклон и на подъем до 30°, а также при волнистой почве;

сравнительная простота изменения длины рештачного става; удобство навалки благодаря небольшой высоте борта со сто­

роны загрузки; сравнительно небольшой шум при работе;

возможность движения комбайна по раме конвейера; удобство загрузки конвейера с помощью комбайна, стругов и

других машин вследствие отсутствия движущихся бортов; удобная конструктивная увязка с механизированной крепью; возможность передвижки без разборки.

Недостатки скребковых конвейеров:

несовершенство принципа работы — волочепяе груза; значительное измельчение угля; быстрый износ цепей и желобов; большой вес на 1 м длины;

большой вес движущихся частей (скребки, цепи); сравнительно высокий расход энергии.

Следует иметь в виду, что некоторые из указанных недостат­ ков скребковых конвейеров зависят в большей степени от условий эксплуатации. Экономичность применения их возрастает с увели­ чением производительности.

§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ШАХТНЫХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ

По основным конструктивным признакам подземные скребко­

по взаимному расположению ветвей — с вертикально замкну­ той цепью (рис. 10, а, б), с горизонтально замкнутой цепью (рис. 10, в);

по сопряжению рабочего желоба с тяговым органом — с на­ правляющими для тягового органа, без направляющих для тяго­

по роду привода — с электрическим, пневматическим и ги­

транспортные функции; агрегатные, предназначенные для работы с определенной выемочной машиной и выполняющие кроме до­ ставки другие функции; тормозные, применяемые для спуска угля по наклонным выработкам;

^по характеру движения скребков —■нереверсивные, реверсив­ ные, позволяющие изменять направление движения скребковой цепи.

Передвижные двух- и трехцепные конвейеры в настоящее время во многих случаях являются составной частью механизи­ рованных комплексов оборудования с узкозахватной выемкой угля. Они связывают в единую систему механизированную крепь