экономика. ДИПЛОМ Чадан. Общая характеристика района
 Скачать 3.68 Mb.
|
|
2 Специальная часть 2.1 Обзор научно-технической литературы Широкое применение в горнодобывающей промышленности ленточных конвейеров, способных транспортировать полезные ископаемые на большие расстояния и с минимальными затратами, предъявляет высокое требование надежности и долговечности конвейера в целом, а также отдельных его узлов. С увеличением длины транспортирования существенно возрастает стоимость конвейерной ленты и роликов, составляющих большую часть стоимости конвейерной установки, так как является основными массовыми узлами ленточных конвейеров. Создание конструкций роликов, не требующих периодического возобновления смазки, применение современных видов уплотнений подшипниковых узлов и долговременной смазки позволит создать роликоопоры, работающие без ремонта и дополнительной смазки не менее трех лет [1]. Ниже производится краткий обзор научных работ, посвященных исследованию процесса загрузки и транспортирования полезного ископаемого ленточными конвейерами. Работа [2] посвящена исследованию динамических нагрузок на ленту и ролики, возникающих при транспортировании крупнокускового скального материала. Эксперименты проводились на наклонном конвейере. Для выяснения возможной связи между ударными нагрузками, действующими на ленту, были применены методы корреляционного анализа. Этот анализ показал явную корреляционную зависимость между вертикальной составляющей силы удара на ролике и на измерительном устройстве. Основываясь на проведенных исследованиях, авторы делают выводы, что для снижения динамических нагрузок на роликоопоры линейных секций при транспортировании крупнокусковых грузов, целесообразна установка их на V – образные амортизаторы, и изменение шага установки роликоопор груженой ветви не существенно влияет на величину динамических нагрузок. Большой интерес представляет работа [3], посвященная экспериментальному исследованию динамических нагрузок, возникающих в роликоопорах ленточных конвейеров при транспортировании крупнокусковатых грузов. Для этой цели был создан измерительный стенд, позволяющий определить эти нагрузки в зависимости от веса транспортируемых кусков, их скорости и формы. Анализ динамических нагрузок на роликоопоры, полученных с помощью датчиков и измерительных приборов, позволил установить, что изменение скорости движения ходовой тележки и натяжения конвейерной ленты незначительно влияет на величину горизонтальной составляющей ударного усилия. Установлено, что вертикальная составляющая ударной нагрузки существенным образом зависит от скорости ходовой тележки и скорости ленты. Важный вывод, сделанный на основание экспериментальных исследований, заключается в том, что транспортирование грузов, близких по форме к шарообразной или эллипсоидной при существующих номинальных натяжениях и скоростях ленты, связана с чрезмерно большими динамическими нагрузками, достигающими в ряде случаев критических значений. В работе [4] для расчета подвесных шарнирных роликоопор, применяемых на ленточных конвейерных, приводится модель, имитирующая величину нагрузки на подшипниковые узлы роликоопоры при транспортировании различных материалов. Значения нагрузок, возникающих подшипниковых узлах, полученные на модели, соответствовали нагрузкам, полученным экспериментальным путем на действующих конвейерах. В работе [5] подробно рассматриваются эксплуатационные характеристики конвейерных роликов. Значительная часть работы посвящена исследования коэффициента сопротивления вращению конвейерных роликов и определению основных факторов влияющих на его величину. Проводятся зависимости коэффициента сопротивления от погонной нагрузки, конструкции уплотнительных узлов, компонентов смазки и температуры. Во второй части работы приводятся примеры возможных причин отказов роликоопор. Исследуя процесс транспортирования, автор приводит к заключению, что при транспортировании крупнокусковых грузов возникают дополнительные динамические нагрузки, которые зависят от скорости транспортирования, что особенно важно при оценке резонансных режимов работы конвейеров с канатным ставом и подвесными роликоопорами. В заключении приводятся рекомендации по методике исследования повреждений роликоопор, а также по их замене и ремонту. В работу [6] проводятся наблюдения за работой ленточных конвейеров. На основании этих наблюдений сделан вывод о том, что на бремсберговых конвейерах с канатным ставом, необходимо устанавливать дополнительные канаты, удерживающие роликоопоры в положении перпендикулярном движению ленты. Работы [7,8] посвящены исследованию роликоопор, устанавливаемых на линейных секциях и в загрузочных узлах ленточных конвейеров. В работах исследуются динамические нагрузки, возникающие в ленте и роликоопорах при погрузке и транспортировании крупнокусковых грузов. Предлагается методика расчета загрузочных узлов конвейеров, основанная на положениях теории соударения Герца. В работах определяются прогибы и жесткости подвесных шарнирных роликоопор и ленты, движущейся по ним, а также исследуются динамические нагрузки на ленту и роликоопоры при движении крупнокусковатого груза. Необходимо отметить, что при теоретических исследованиях динамических нагрузок на ленту в местах погрузки в работе делается ряд допущений, которые упрощают расчет, но также существенно снижают ценность полученных результатов. Рассмотрение удара по ленте грузом как по безмассовой пружине с целью определения напряжений является весьма приблизительным. Гораздо более правильное решение приведено в работе [9], где конвейерная лента рассматривается как упругая пластинка, к которой прикладывается статическая сосредоточенная сила. Решение контактной задачи с использованием теории Герца дано только для тел сферической формы, хотя известно, что на практике крупнокусковатые грузы имеют острые клинообразные грани. Подобное допущение не позволяет проанализировать влияние конструкции роликоопоры на величину динамических нагрузок. Работа [10] посвящена исследованию основных элементов ленточных конвейеров с жесткими роликоопорами, предназначенными для перемещения крупнокусковатых горных пород. В работе исследуются динамические нагрузки в элементах и узлах конвейеров, определяются параметры, вызывающие эти нагрузки, изучается напряженное состояние конвейерной ленты при транспортировании крупнокусковатых материалов. В работе делаются выводы о том, что величина контактной нагрузки на ленту при ударе куска груза зависит от скорости куска, его массы, а также величины местной податливости. Снижение ударных нагрузок на ленту при погрузке горной массы на конвейер можно достигнуть за счет уменьшения высоты загрузки, а также увеличения местной податливости (гумирование роликов). При движении кусков груза вдоль става, динамические нагрузки рассчитывались исходя из предположения, что ленту можно рассматривать как брус с малой жесткостью. Указывается, что величина динамических нагрузок зависит от расстояния между роликоопорами, веса куска груза, его конфигурации, скорости ленты и натяжения. Определение силы удара без учета напряженного состояния конвейерной ленты в месте загрузки не целесообразно, так как в этом случае нельзя судить о влиянии величины силы удара на прочность ленты. В работе [11] исследуются возможности применения ленточных конвейеров на карьерах при транспортировании скальных пород и приводятся рекомендации по параметрам и конструкциям элементов ленточных конвейеров. Исследование силы удара по ленте над жесткими и подвесными роликоопорами показало, что величина ударной нагрузки зависит от жесткости амортизатора и упруго подвешенной массы, участвующей в соударении. Параметры упругих элементов амортизаторов выбираются исходя из определенной силы удара. В результате сравнения резиновых и пружинных амортизаторов с точки зрения поглощения колебаний установлено, что предпочтение стоит отдавать резиновым амортизаторам. В работах [12,13] определяются статические характеристики динамических нагрузок на роликоопоры, установленных в местах загрузки и на линейных секциях ленточного конвейера. Приводятся методики расчета канатного става ленточного конвейера на статические и динамические нагрузки. Исследуются колебания канатного става ленточного конвейера на вычислительной технике. В работе [14] приводится методика расчета силы удара по роликоопорам при перемещении крупнокусковатых грузов. Для линейной части конвейера рекомендуется гибкие роликоопоры в сочетании с канатным и жестким ставами. В работе [15] при определении контактной силы удара по ленте, лежащей на подвесных роликоопорах, в работе учитывалась масса одного центрального ролика. Это положение авторы обосновывают тем, что время соударения груза с роликом намного меньше периода собственных колебаний роликоопоры. Однако при расчете хода амортизирующих элементов авторы, решая задачу удара по буферу, делают допущение, что время соударения не меньше полупериода собственных колебаний, т.е. делается два взаимно противоречащих допущения. Рассматривается влияние различных видов амортизаторов на характер свободных колебаний. Даются таблицы рекомендуемых роликоопор в зависимости от кинетической энергии падающего груза без учета физико-механических свойств транспортируемого груза. В работе [16] приводятся результаты промышленных испытаний гибких роликоопор ленточных конвейеров. Экспериментами было установлено, что применение подвесных роликоопор уменьшает динамические нагрузки в местах загрузки в 2 – 5 раз, а на линейных секциях в 2 – 3 раза. Для сравнения амортизирующих свойств различных роликоопор были выполнены тензометрические замеры. В работе [17] приводятся результаты исследования подвесных роликоопор на динамические нагрузки. Исследовались пятироликовые опоры с различными типами амортизирующих элементов для определения их влияния на динамический процесс. Результаты измерения контактной силы удара показали, что её величина не зависит от характеристик амортизирующих элементов. Работа [18] посвящена исследованию роликоопор с податливой оболочкой, устанавливаемых в месте загрузки ленточных конвейеров, предназначенных для транспортирования скальных грузов. Проведены теоретические и экспериментальные исследования параметров, определяющих процесс соударения системы. Приводятся обоснования конструкции ролика с податливой оболочкой и формулы для определения их основных параметров. Рассматривается энергетический баланс соударения системы. Работа [19] посвящена вопросу определения силы удара куска груза по роликоопоре линейной секции ленточного конвейера с канатным ставом. Предполагая, что при соударении между куском груза, имеющего форму шара, и упруго подвешенной роликоопоры происходит центральный удар, в качестве аналога рассматривается удар по буферу, установленном на упругом элементе. Автор делает заключение, что удлинение канатов, поддерживающих роликоопору, дает возможность последней отклоняться от положения перпендикулярного ленте и определяют допустимую величину отклонения роликоопоры, исходя из эффекта лучшего центрирования ленты. Работа [20] посвящена исследованию причин отказов и неисправностей основных узлов и элементов ленточных конвейеров. В результате исследования подземных ленточных конвейеров, автором установлено, что в нерабочем состоянии постоянно находиться около 7% верхних и 10% нижних поддерживающих роликов. Установлено, что основной причиной выхода из строя роликов является износ трубы ролика, вследствие неудовлетворительной очистки рабочей обкладки конвейерной ленты, а также не точности изготовления и отсутствием динамической балансировки роликов. 2.2. Постановка задачи и ее актуальность Роликоопоры являются важным массовым узлом конвейера. Они предназначены для поддержания ленты и придания ей необходимой формы лотковости. Роликоопоры должны быть достаточно прочными, долговечными, иметь возможно малый вес и сопротивление вращению роликов. Классификацию роликоопор можно провести ряд признаков. По назначению они разделяются на рядовые, предназначенные только для поддержания ленты, и специальные, которые, кроме того, выполняют ряд других функций: центрирующие, амортизирующие (смягчающие удары в местах загрузки), очистные (очищающие ленту от налипшего материала), переходные (выполаживающие), контрольные. По количеству роликов в роликоопоре различают однороликовые (для плоских лент) и двух-, трех- и многороликовые (для желобчатых лент). По способу соединения между собой роликов в роликоопоре они подразделяются на жесткие, шарнирные и гибкие. По способу крепления роликоопоры к секции (ставу) – на жестко устанавливаемые и подвесные. Одним из основных узлов в эксплуатации ленточных конвейеров является узел загрузочного устройства, к которому предъявляют следующие требования: хорошее центрирование грузопотока на ленте; снижение износа ленты приданием грузопотоку скорости, близкой по величине и направлению скорости движения ленты; предотвращение падения на ленту крупных кусков груза с большей высоты; минимальное измельчение кусков груза; обеспечение равномерной подачи горной массы на ленту, соответствующей требуемой производительности конвейера. Для повышения срока службы ленты и роликов важное значение имеет уменьшение ударных нагрузок на ленту в узле загрузки путем применения различных амортизирующих устройств. В разработке узла загрузки ленточного конвейера я применил подвесные роликоопоры у которых соединение осей роликов с шарнирным соединением, как показано в графической части дипломного проекта (лист1). Основным достоинством конвейеров с подвесными роликоопорами являются: существенное снижение динамических нагрузок на ролики, их подшипники и ленту в пункте загрузки и разгрузки при транспортировании крупнокусковых грузов; уменьшение динамических нагрузок на ролики при перемещении крупных кусков горной массы на всем ставе конвейера, что благоприятно сказывается на сроке службы роликов и ленты; приспосабливаемость к форме кусков груза и возможность повышения наполнения ленты; возможность облегчения конструкции роликов и повышения скорости транспортирования крупнокускового груза; лучшее центрирование ленты; легкость и быстрота установки и замены. Кроме того, при их применении уменьшается износ и увеличивается срок службы ленты. На долговечность и надежность работы подвесной роликоопоры влияет конструкция соединения роликов. В местах загрузки крупнокусковых грузов от роликоопоры требуется высокая податливость, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, поэтому в этом случае место загрузки, как показывают теоретический анализ и экспериментальные исследования процесса соударения куска груза и ленты, оборудуется роликоопорами с числом роликов от трех до пяти. Как уже отмечалось, наибольшей динамической нагрузкой в ставе конвейера подвергается место загрузки. Так при энергии падения 50 кгс∙м куска на ленту (например, P=50кг, h=1м) усилие в месте контакта с жестким стальным роликом достигает 8000 кгс, а гуммированным 4000 кгс. Естественно, что при таких величинах нагрузок срок службы ленты и роликов снижается. Чтобы избежать больших динамических нагрузок на ленту и ролики, жесткую конструкцию установки роликоопор заменяем на подвесную, с изменением конструкции роликоопоры и применения многодисковых гуммированных роликов. Конструкции разработанного узла погрузки, роликоопоры и график зависимостей динамических нагрузок изображены в графической части дипломного проекта (лист 2). Эффективность от применения разработанного узла погрузки состоит в следующем: повышается надежность работы конвейера; увеличивается срок службы ленты; увеличивается срок службы роликоопор; доступность при перемонтаже, в случае замены, к роликоопорам; возможность проведения перемонтажа загрузочного устройства в течении одной смены; Все выше перечисленные факторы способствуют уменьшению времени простоя очистных забоев, что в конечном итоге влияет на увеличение добычи угля. 2.3 Расчет ленточного конвейера Исходные данные: Насыпная плотность перемещаемого груза  Размер наибольшего куска  Длина конвейера L =1600 м Скорость ленты  Угол установки конвейера  Годовая производительность карьера «Чаданский» составляет 350 тыс. т/год, количество рабочих дней в году – 358 дней, количество рабочих дней в неделе – 7 дней, количество смен – 3 (2 рабочие смены и 1 ремонтная), продолжительность рабочей смены -7 часов (фактически добыча ведется около 5,5 часов). Исходя, из выше изложенных данных получаем часовую производительность рудника Q = 60 т/ч. 2.3.1 Определение ширины ленты Ширина ленты В (м) при заданной производительности конвейера Q (т/ч), насыпной плотности груза  (т/ч) и скорость движения V(м/с) рассчитываем по формуле: (2.3.1.1) где  - коэффициент формы сечения, зависящий от соотношения длин среднего и боковых роликов, угла их наклонов  , а также от угла откоса груза на движущейся ленте:  с=0,98 – коэффициент, учитывающий уменьшение производительности конвейера при его наклонной установки. Проверка ширины ленты по кусковатости:  (2.3.1.2)hmax- максимальный размер куски.  Принимаем ширину ленты В= 800 мм. |