книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

ловиям эксплуатации при изменении как длины конвейера, так и его производительности по мере развития горных работ на предприятии, что приводит к значительному уменьшению капитальных затрат. Эта «гибкость» системы и возможность увязки расхода средств с действительной необходимостью затрат — одно из важнейших преимуществ конвейеров с промежуточными приводами.

5.2. ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ПРИВОДАМ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГРАММ НАТЯЖЕНИЯ

ЛЕНТ МНОГОПРИВОДНОГО КОНВЕЙЕРА

Закономерности при передачи тягового усилия на длинном фрикционном контакте определяют формирование натяжений основной грузонесущей ленты конвейера и лент тяговых конту­ ров многоприводного конвейера. Тяговые расчеты и построения диаграмм натяжения грузонесущей и тяговых лент следует вы­ полнять с учетом упругого относительного проскальзывания лент на длинном плоском контакте.

Наибольшее затруднение в построении диаграмм натяже­ ний и решении задачи распределения нагрузок между привода­ ми возникает при расчете схемы конвейера, когда тяговые кон­ туры контактируют с обеими ветвями несущей ленты. Для этой схемы, а также и для более простых схем многоприводного кон­ вейера результаты тягового расчета определяются не только уравнениями действующих сил, но и совместно решаемыми с ними уравнениями продольных деформаций. В некоторых слу­ чаях для получения достаточно точных результатов можно из­ бежать решения громоздкой системы уравнения и воспользо­ ваться более простыми методами. Поэтому рассмотрим принцип построения диаграмм натяжения, последовательно переходя от простейших идеализированных схем к общему случаю расчет­ ной схемы многоприводного ленточного конвейера.

В теории передачи тягового усилия приводным барабаном ленте общепринято, что при абсолютно жесткой футеровке бараба­ на и пренебрежении изгибной жесткостью и толщиной ленты нор­ мальная работа привода (без полной пробуксовки) характеризуется образованием дуги относительного покоя со стороны набегающей ветви ленты, в пределах которой ее натяжение остается постоян­ ным, со стороны сбегающей ветви — дуги упругого скольжения, только на которой и передается на ленту тяговое усилие (сумма движущих ленту распределенных по дуге скольжения касательных сил трения (рис. 5.1, а)). На дуге покоя движущие активные силы трения могут возникнуть только при наличии деформаций сдвига ленты или футеровки приводного барабана. Скорость ленты в точ­ ке набегания и на дуге покоя, равная линейной скорости обода ба­ рабана, является «опорной» скоростью контура ленты vo; определя­ ется нагрузкой и механической характеристикой электропривода.

Продольная скорость во всех остальных точках замкнутого контура ленты определяется из условия неразрывности стацио­ нарного движения контура (закона сохранения массы идеально гибкой растяжимой нити или замкнутого стержня):

v

— = const,

где / — функция, характеризующая свойства материала нити.

Для упругой нити

где $0 — длина нити при недеформированном состоянии; S — натяжение, Е — жесткость нити.

Если рассматривать конвейерную ленту как гибкую нить с по­ стоянной жесткостью в диапазоне рабочих натяжений, не завися­ щей от скорости изменения продольных деформаций, и пренебречь упругим последействием (т.е. явлением запаздывания деформаций по отношению к изменению натяжения), то при известной скорости vH6 и функции/ в точке набегания на приводной барабан скорость в любой точке контура ленты определяется по формуле

Промежуточный линейный привод ленточного конвейера принципиально отличается от барабанного привода (в смысле закономерностей при реализации тягового усилия) продольным деформированием ленты тягового контура и наличием сил со­ противления движению внутри этого контура.

Так как при реальной длине контакта лент тягового контура промежуточного привода и грузонесущей ленты и реальных значениях жесткостей лент величины продольных деформаций несоизмеримо больше возможных деформаций сдвига в зоне контакта лент, то толщиной лент можно пренебречь. В даль­ нейшем пренебрегаем также изменением нормального давления между лентами по их ширине и по длине пролета между под­ держивающими роликоопорами, оперируя некоторым осредненным давлением и приведенным коэффициентом сцепления между лентами. При таких допущениях задача реализации тяго­ вого усилия промежуточным приводом сводится к анализу взаимодействия продольно деформируемых упругих контуров на длинном фрикционном контакте.

Существует целый класс специальных конвейеров (многоприводные, крутонаклонные с прижимной лентой, лен­ точно-цепные, конвейеры на ходовых опорах и т.д.), где также необходим анализ фрикционного взаимодействия замкнутых приводных и неприводных контуров. Так как принципиальным вопросом для расчета любой из этих схем является выявление зон взаимного упругого проскальзывания контуров, где реали­ зуются тяговые усилия, то возможен общий подход к расчету любой схемы конвейеров этого класса.

Для упрощения анализа многоконтурной системы целесо­ образно использовать некоторые искусственные приемы, позво­ ляющие свести задачу к расчету простейших идеализированных схем, а затем, используя принцип суперпозиции, рассчитать всю систему в целом.

Первый прием заключается в том, что из суммы сил сопро­ тивления движению всей системы конвейера в целом для каж­ дого рассматриваемого тягового контура (промежуточного при­ вода) выделяем силы сопротивления внутри контура и долю сил

сопротивления вне контура, оказывающих влияние на рассмат­ риваемый контур. Так как это влияние сводится к разности на­ тяжений «ведомого» контура на «входе и выходе» с рассматри­ ваемого тягового контура, то влияние «отброшенной» части системы конвейера на тяговый контур можно моделировать простой идеализированной расчетной схемой, в которой тяго­ вый контур, не имеющий внутреннего сопротивления движе­ нию, ведет бесприводной замкнутый контур. Сумма сил сопро­ тивления движению этого условного внешнего контура равна сумме сил сопротивления всего конвейера в целом за вычетом тяговых усилий всех остальных приводов и внутреннего сопро­ тивления рассматриваемого тягового контура. Возможны два варианта такой идеализированной схемы — тяговый контур взаимодействует или только с одной, или с обеими ветвями ве­ домого контура (рис. 5.1, б, в, г, д, е).

Для анализа условий реализации тягового усилия промежу­ точного привода, необходимого для преодоления собственных сил сопротивления движению внутри тягового контура, доста­ точно рассмотреть другую идеализированную расчетную схему, где учитываются только сопротивления движению на участках контакта тягового и несущего неприводного контура, т.е. век­ торная сумма сил натяжения внешнего контура на «входе и вы­ ходе» с контура промежуточного привода равна нулю.

Рассмотрим правила определения зон упругого скольжения для представленных расчетных схем.

Если тяговое усилие в схеме (рис. 5.1, б) передается упругой несущей ленте на плоском контакте абсолютно жестким тяго­ вым контуром (Ет= «>), то при пренебрежении силами сопро­ тивления внутри тягового контура схема аналогична обычному конвейеру с барабанным приводом, т.е. со стороны набегания несущей ленты на тяговый контур имеется зона их относитель­ ного покоя /оп, а со стороны сбегания — зона или участок отно­ сительного скольжения /ск. Наличие участков относительного покоя и скольжения неоднократно экспериментально подтвер­ ждено.

Перейдем к схеме рис. 5.1, г, в которой тяговый контур взаимодействует с обеими ветвями несущей ленты (сопро­ тивлением движению внутри тягового контура пренебрегаем).

Расположим промежуточный линейный привод в непо­ средственной близости у барабана несущего контура. При­ водной барабан тягового контура может быть установлен со стороны линейной части несущего контура (рис. 5.1, г) или со стороны его концевого барабана (рис. 5.1, д). Эти случаи ус­ тановки приводного барабана имеют существенное различие с точки зрения реализации тягового усилия привода на ветвях несущей ленты, т.е. расположения зон упругого скольжения лент.

Первый случай принципиально не отличается от схемы, ко­ гда тяговый контур контактирует только с одной ветвью, так как при переходе на нижнюю ветвь не происходит изменения натя­

небрегаем), т.е. линейный контакт переходит как бы без разрыва на нижнюю ветвь. Поэтому зону скольжения строим от точки сбегания несущей ленты с тягового контура, обходя тяговый контур сначала по нижней ветви (С ),а затем по верхней (/").

Длина зоны скольжения не зависит от соотношения жесткостей лент и определяется аналогично (5.2):

Z '“ = C “ tfsfc.cosfl-sinf))

(если cosP-sinP)),

или

(если ZW ><^g(p,cosP + sinP)).

Во втором случае (рис. 5.1, д) натяжение и скорость несу­ щей ленты при переходе с верхней ветви (т. 4) на нижнюю (т. 1) не изменяются, а натяжение и скорость тяговой ленты скачко­

образно меняются на величины EW и

Если тяговый контур ведет несущую ленту без полного скольжения по всему контуру, то должна существовать зона относительного покоя. Предположим, что эта зона располага­ ется со стороны набегания несущей ленты на тяговый контур: v3H= vj. При этом возможны три варианта соотношения ско­ ростей в точке набегания несущей ленты на нижнюю ветвь тягового контура: v,H= v,T; v" < v,T; v,H> v,T. Определим условия,

Е+Е

Н1

Предположение v,T< v" невыполнимо: если v,T< v,H, то на­ тяжение тяговой ленты на нижней ветви уменьшается к т. 2

(тяговая лента «тормозит» несущую) и также v2< v,H, < v", a

так как всегда должно быть v" > v" (тяговое усилие привода по­ ложительно), то и V3< v" (тяговая лента отстает («тормозит») от несущей и на верхней ветви). Из данного противоречия следует, что сделанное предположение неправомерно.

Аналогичным способом можно доказать, что зона покоя от­ сутствует на верхнем контакте лент (т.е. когда v2 > v") только в

невыполнимо.

Таким образом, для рассматриваемой схемы (отличающейся от предыдущей тем, что линейная часть «ведомого» несущего контура расположена со стороны неприводного барабана про­ межуточного привода) доли реализуемых суммарных тяговых усилий на верхней и нижней ветвях контакта пропорциональны соотношению жесткостей несущей и тяговой лент в пределах возможных значений тяговых усилий при полном скольжении на ветвях контакта.

Выявленные закономерности позволяют сформулировать правило определения зон скольжения для общего случая, когда тяговый контур промежуточного привода, взаимодействующий с обеими ветвями несущей ленты, расположен в средней части несущего контура (рис. 5.2, е). Этот общий случай удобно рассмотреть как комбинацию двух предыдущих: имеем внеш­ нее сопротивление ZWj со стороны приводного барабана

(XWj = S" - S ',1) и сопротивление XW, со стороны неприводно­ го барабана тягового контура (ZW2= 5" - S %). Тогда правило

определения зон скольжения может быть сформулировано ис­ ходя из принципа суперпозиции: зона упругого скольжения на верхней ветви тягового контура расположена от точки сбегания несущей ленты с контура на длине /'к, при которой сумма

258