книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

управления приводом. При выборе типа программного управ­ ления переходными процессами необходимо учитывать, что замкнутый контур ленты представляет собой систему с рас­ пределенными параметрами. Если ведущее сечение ленты (точка набегания на приводной барабан) разгоняется при по­ стоянном усилии привода, то закон движения этого сечения определяется волновыми процессами в замкнутом контуре ленты, а максимальное натяжение набегающей ветви max S'l6

будет пропорционально усилию привода. Если же это сече­ ние (приводной барабан) «заставить» двигаться с постоянным ускорением, то необходимо такое изменение усилия привода, при котором существенно увеличится maxS'g. Анализ пока­ зывает, что соотношение этих натяжений (при одинаковом времени пуска) составляет

{pL+mnp) l - e ^

J

где pL — масса приведенного стержня; m„p — приведенная к ободу барабана масса привода.

Для весьма длинных конвейеров, когда рL существенно больше /ппр, это соотношение стремится к двукратному. Отсюда следует, что если управление пуском (торможением) конвейера осуществлять по программным кривым скорости, заданным без учета волновых процессов в ленте, то пуск может быть не опти­ мальным по динамическим натяжениям в ленте по сравнению с программой пуска, где контролируется внешнее воздействие на конвейерную ленту.

На рис. 4.6 показан пример программного графика управле­ ния пуском конвейера в функции тягового усилия привода (тока двигателей), который должен быть определен с помощью ЭВМ для каждого конкретного пуска жесткий график корректируется в соответствии с изменением начального состояния системы. Для реализации графика необходимо определить скорость на­

С точки зрения динамической оптимизации для каждого конкретного пуска существует одно оптимальное значение на­ тяжения сбегающей с привода ленты в установившемся режиме S '6cT, при котором пуск может быть осуществлен при предель­

ном значении И(1П)ах (или кратности пускового усилия

/ГПП1ах = Wптах ). и, следовательно, за минимальное время. Если

Wст

действительные значения этого натяжения больше оптимально­ го, то фактором, ограничивающим допустимое К„ — будет до­ пустимый уровень динамических натяжений ленты, хотя запас по тяговой способности не будет до конца исчерпан. Если же действительное значение S'c6cT ниже оптимального, то К„ огра­

ничивается по условию пробуксовки, при этом максимальные динамические натяжения не достигнут допустимого уровня.

Расчет динамических натяжений с учетом волновых процессов для конвейера с жестким (в период пуска) натяжным устройством при постоянном пусковом тяговом усилии в период разгона ленты до номинальной скорости показывает, что с достаточной точно­ стью значения S'6 cT и Кптах могут быть определены по формулам

где [S] — допустимое натяжение ленты в режиме пуска; Т —

тяговый фактор привода;

Ур|+ У рТ

где рь рг — линейные массы приведенных стержней груженой и порожней ветвей ленты.

Из (4.64), (4.65) следует, что Кптзх однозначно определяется конкретными для данного пуска значениями S^cr и W„. Осталь­ ные параметры есть постоянные параметры конвейера и ленты, кроме рь которая определяется степенью загрузки конвейера. Учитывая, что для каждого конвейера возможна косвенная оценка находящегося на ленте груза по величине тока двигате­ ля, можно считать, что для определения /fnmax с помощью про­ граммных средств достаточно двух точек измерения: тока двига­ теля и усилия натяжного устройства в установившемся режиме.

Так как для протяженных подземных конвейеров за время остановки не происходит существенных изменений в условиях последующей реализации движения ленты по сравнению с пре­ дыдущей работой конвейера (например, изменение сопротивле­ ния вращению роликов и количества груза на ленте), то можно считать, что состояние системы после пуска идентично состоя­ нию системы перед предыдущим торможением. Поэтому значе­ ния Бсб.сг и W„ могут быть определены по показаниям измери­ тельной системы тока двигателей и по усилию натяжного уст­ ройства перед предыдущим торможением конвейера, которые фиксируются в памяти средств программного обеспечения.

На рис. 4.7 представлена зависимость А"птах от значений

и S '6cj, построенная по формулам (4.64), (4.65) для некоторых конкретных параметров конвейера. Такого же вида зависимости могут быть введены в систему программного обеспечения ре­ жима пуска. По измеренному значению W„ определяется опти­

5с6ст > 5'6ст, то Кп определяется по 5сбст (ограничение по усло­ вию пробуксовки).

Из рис. 4.7 следует, что оптимальная программа управления пуском непосредственно связана с управлением натяжным уст­ ройством: необходимо изменять натяжение сбегающей с приво­ да ветви ленты в зависимости от W„, т.е. от загрузки конвейера. Анализ показывает, что свойства жесткого натяжного устройст242

предельного использования прочности ленты возможно опреде­ ление необходимого контрольного уровня в режиме холостого хода по действительному значению тягового усилия, которое может быть оценено по измеренному значению суммарного тока двигателей. Это позволяет снизить натяжение контура, если действительное сопротивление движению меньше расчетных значений.

Переход на режим обеспечения затрудненного пуска осуще­ ствляется, когда программа пуска определяет, что ожидаемое время пуска больше допустимого Тп или если в процессе пуска датчик пробуксовки отключает привод. В этом режиме назнача­ ется величина контрольного натяжения, которая должна быть достигнута не перед включением основных двигателей, а уже при движущейся или трогающейся с места ленты за время рабо­ ты привода на начальном участке с нарастающим тяговым уси­ лием.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Спиваковский А.О., Дмитриев В .Г Теоретические основы расчета лен­ точных конвейеров. — М.: Наука, 1997.

2. Ленточные конвейеры в горной промышленности / В.А. Дьяков, Л.Г Шахмейстер, В.Г. Дмитриев и др. / Под. ред. А.О. Спиваковского. — М.: Недра, 1982.

3. Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г. Теория и расчет ленточных конвей­ еров. — М.: Машиностроение, 1987.

------------1Г

1

Ш

п

РАСЧЕТ

м н о г о п р и в о д н ы х

КОНВЕЙЕРОВ

________IL

5.1. ОБЩ ИЕ СВЕДЕНИЯ

Для традиционной схемы ленточного конвейера рост произ­ водительности и длины конвейера в одном ставе обеспечивается применением высокопрочных лент и вводом в эксплуатацию более мощных приводных установок. Это связано с ростом стоимости конвейерных лент, увеличением массы ленты и, сле­ довательно, увеличением энергоемкости транспортирования, а также с дополнительными проблемами при эксплуатации кон­ вейерных установок, возникающими при монтаже и стыковке конвейерных лент. Также растут габариты и масса головного привода и появляются проблемы при передаче больших тяговых усилий на приводных барабанах. Применение модульного прин­ ципа при создании головных приводов большой мощности с программным управлением режимом пуска и распределением нагрузки между приводными блоками способствует некоторому снижению требуемой прочности ленты, и возможность исполь­ зования унифицированных сборочных единиц головной части, что дает уменьшение эксплуатационных расходов вследствие упрощения обслуживания, замены и ремонта элементов при­ водных модулей. Однако кардинальное решение проблемы ог­ раничения необходимой прочности ленты достигается, когда модульные приводные блоки распределены по длине конвейера, т.е. применяются промежуточные приводы.

Из различных принципиальных конструкций промежуточ­ ных приводов (колесные, роликовые, с линейным двигателем и т.д.) более простой конструкцией отличаются приводы, выпол­ ненные в виде дополнительных тяговых контуров лент, пере­ дающих усилие на основную грузонесущую ленту на длинном участке фрикционного контакта тягового контура с основной лентой. С целью уменьшения требуемой для передачи заданного усилия длины контакта могут быть использованы дополнитель­ ные средства, увеличивающие сцепление между тяговым конту­ ром и основной лентой — магнитные и вакуум — промежуточ­

ные приводы, что, однако, потребует применения или специаль­ ного типа лент, или дополнительных устройств, усложняющих эксплуатацию конвейера. Поэтому основное направление связа­ но с применением приводов, в которых используются обычные ленты, роликоопоры и приводные блоки.

Работы по созданию таких конвейеров впервые в мире были начаты в нашей стране 30—40 лет назад ВНИИПТМашем, ИГД им. А.А. Скочинского и МГГУ В то время предполагалось, что схема с промежуточными приводами рациональна при соз­ дании уникальных конвейеров для бесперегрузочного транспор­ тирования на большие расстояния. Было установлено, что осо­ бенностью таких конвейеров является то, что для ограничения перегрузки основной ленты при частичной загрузке конвейера по длине, а также для обеспечения нормальной работы проме­ жуточного привода при минимальной длине тягового контура требуется глубокое регулирование нагрузки привода в зависи­ мости от количества груза, находящегося на примыкающем к нему участке привода, т.е. необходимо применение соответст­ вующих датчиков, регулируемого типа привода и системы его управления; Только в этом случае нет предела числу промежу­ точных приводов и нет теоретического предела конечной длине конвейера.

Однако при относительно небольшом числе промежуточ­ ных приводов (до 4— 5) высокая эффективность их применения Может быть достигнута и при использовании систем привода, требования к которому практически не выходят за пределы, предъявляемые к обычным ленточным конвейерам большой мощности. В настоящее время установки с промежуточными приводами эксплуатируются в Германии, Великобритании, США, Испании, Италии, ЮАР и т.д. Они транспортируют уголь, поташ, медную руду. В переводной литературе промежуточный привод в виде контура тяговой ленты называют линейным, или «бустерным», приводом. Промежуточные приводы следует рас­ сматривать как дополнительные устройства, позволяющие по­ высить суммарную тяговую способность и мощность всей сис­ темы привода конвейера при ограничении прочности ленты и

нагрузок на концевые станции при применении унифицирован­ ных приводных блоков.

Примером таких установок может служить эксплуатируе­ мый с 1986 г. в США конвейер, имеющий длину 4,27 км. Кон­ вейер снабжен головным и четырьмя промежуточными приво­ дами общей мощностью 2240 кВт (каждый привод 2x224 кВт). Ширина ленты 1500 мм, ее скорость 3,1 м/с, максимальная про­ изводительность 3600 т/ч, причем используется резинотканевая лента прочностью 1160 кН/м. Если бы на конвейере применялся один головной привод, то необходимо было бы использовать ре­ зинотросовую ленту прочностью 3200 кН/м.

Кроме возможности применения лент меньшей прочности эксплуатация конвейеров с промежуточными приводами дает ряд преимуществ, характерных для бесперегрузочного транс­ портирования: в значительной степени решаются проблемы очистки ленты и заштыбовки подконвейерного пространства, износа и повреждения ленты. Использование обычных стан­ дартных элементов приводных блоков (барабаны, двигатели, редукторы, муфты и т.д.) существенно сокращает расходы на хранение, ремонт, транспортировку и монтаж оборудования. Уменьшение радиусов переходных кривых трассы конвейера сокращает объем дополнительных строительных работ.

Опыт эксплуатации показывает, что для магистральных конвейерных установок с большим сроком службы действи­ тельные грузопотоки на горных предприятиях могут в тече­ ние длительного времени существенно отличаться от проект­ ных величин. В результате мощные конвейеры недогружены и проходит несколько лет до того, как достигается макси­ мальная производительность, или, наоборот, они не имеют необходимого резерва по производительности. В конвейере, использующем только головной привод, возможно добавлять приводные блоки при необходимости увеличения мощности, однако лента и все элементы головной части конвейера обычно принимаются согласно максимальной расчетной про­ изводительности. Применение промежуточных приводов по­ зволяет создавать системы, адаптивные к изменяющимся ус­