УДК 621.867.2 А.Турдалиев, А.Ильясова

УДК 621.867.2
А.Турдалиев, А.Ильясова
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ДВИЖЕНИЯ КОНВЕЙЕРНОЙ ЛЕНТЫ
МОЩНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ
Основными направлениями экономического и социального развитие Республики Казахстан
на 2010- 2020 годы и на период до 2030 года предусматривается дальнейшее развитие открытого
способа разработки месторождений полезных ископаемых, который, благодаря использованию
современного оборудования, позволяет значительно увеличить обьемы пройзводства обеспечить
высокую пройзводительность труда и более низкую по сравнению с подземным способом
разработки себестоймость продукции.
При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом весьма важной
является проблема непрерывного транспорта, доля затрат на который в общей стоимости добычи
достигает 50...60% .Ленточный конвейер становится в последнее время основным средством
транспорта в горной промышленности и, в частности, на открытых разрабротках.
Рассмотрим проблемы, связанные с поперечным движением конвейерной ленты[1,2].
Конвейерная лента лежит на роликоопорах свободно и, не имея направляющих, в общем
случае может неограниченно смещаться по ним в боковом (поперечном) направлении. Такое
движение в отличие, например, от фиксированного в поперечном направлении движения ленты,
весьма неустойчиво в том смысле, что небольшие боковые возмущения при определенном
конструктивном исполнении става могут привести к значительным поперечным смещениям [3].
Свободное поперечное движение ленты в сложных условиях эксплуатации конвейеров на
горных предприятиях приводит к резкому снижению срока службы её бортов, а следовательно, и
ленты в целом. Кроме того, при определенных соотношениях параметров конвейера могут
наблюдаться незатухающие периодические поперечные колебания ленты - автоколебания.
Эксплуатация конвейера при таком движении ленты не приводит к быстрым отказам, но ухудшает
технико-экономические показатели конвейера в течение длительного времени: так при малых
амплитудах возрастает сопротивление движению ленты и увеличивается износ верхней обкладки
роликов и нижней обкладки ленты, уменьшается срок службы подшипников роликов из-за
значительных осевых сил, а при значительных амплитудах.
Таким образом, изучение поперечного движения и разработка способов обеспечения
центрального движения ленты являются актуальными задачами.
Изложение построим следующим образом. Первоначально выполним анализ
взаимодействия ленты с роликом, затем формулируем основанные положения теоретического
подхода, с разработкой обобщенной математической модели и на ее основе решим практические
задачи и дадим практические рекомендации, вытекающие из решения этих задач.
Анализ возмущающих нагрузок показал, что во многих случаях они являются случайными
функциями либо координаты, либо времени (в последнем случае они могут быть описаны как
случайные процессы), поэтому в работе решение задач о поперечных смещениях ленты обобщено
как на детерминистические, так и на случайные возмущения.
Рассмотренные совместно с материалом, изложенным в данной работе, эти исследования
придают общей проблеме поперечного движения научную и практическую завершённость.
Рассмотренные выше задачи, связанные с исследованием поперечного движения ленты,
можно объединить в следующие группы:
1) разработка обобщенной математической модели поперечного движения ленты,
основанная на исследовании механизма взаимодействия ленты с конвейерным ставом и
позволяющая решить основные задачи по определению поперечных смещений при статических и
динамических возмущениях различной физической природы;
2) решение задач, связанных с оценкой поперечных смещений на ставах различных
конструкций, и разработка рекомендаций по способам уменьшения этих смещений;
3) формулировка основных понятий и исследование устойчивости поперечного движения,
которое позволяет оценить влияние параметров конвейера на общий характер поперечного
движения;
4) рассмотрение общих проблем центрирования конвейерной ленты;
5) исследование различных видов поперечного движения ленты на концевых барабанах и
разработка практических рекомендаций по уменьшению амплитуд поперечных смещений.
Для решения перечисленных задач необходим некоторый универсальный единый подход к
проблеме поперечного движения ленты. Такой подход предложен В.Г.Дмитриевым в работе [5]; в
ней сформулированы следующие задачи, которые необходимо решить при изучении поперечного
движения ленты: 1) формулировка основных понятий и критериев устойчивости поперечного
движения, общее решение задачи устойчивости, определение на основании решения областей
устойчивости и допустимых изменений параметров конвейеров, сохраняющих устойчивость
поперечного движения; 2) изучение основных сил, возникающих при смещении ленты в
поперечном направлении (взаимодействие ленты с роликом, влияние желобчатости, натяжении
ленты, ее скорости и т.д.);3) разработка конструкции роликоопоры линейной секции,
обеспечивающей устойчивость поперечного движения или заданную амплитуду бокового схода
при определенных конструктивных параметрах конвейера и внешних возмущающих силах: если
такая конструкция неосуществима, то необходимо применять центрирующие опоры
(самоцентрирующие или со следящими системами), причем особое внимание необходимо
обращать на анализ устойчивости работы таких опор, тaк как практика эксплуатации показывает,
что центрирующие роликоопоры часто становятся источником автоколебаний.
В этой же работе указывается, что исследование устойчивости поперечного движения необходимо
выполнять с общих позиций теории устойчивости, в частности, с использованием теории Ляпунова.
К сформулированным ранее задачам можно теперь добавить также задачи, связанные с
исследованием поведения ленты на барабанах, движением серповидной ленты и т.д.
Решение основных задач и разработка практических рекомендаций выполнены автором как
для детерминистической, так и для статистической постановок; для обеих постановок
качественные рекомендации во многих случаях совпадают, однако в количественных
соотношениях может возникнуть существенное различие.
Для конкретного количественного анализа устойчивости поперечного движения ленты,
определения амплитуд бокового схода при действии различных возмущений, разработки рекомендаций
по способам центрирования и конструкциям центрирующих опор необходимо располагать уравнением
поперечного движения ленты с учетом всех сил, действующих на нн при этом виде движения.
Движение ленты, является сила взаимодействия ленты с роликом. Вообще говоря, для
определения зависимости боковой силы от угла перекоса можно было бы воспользоваться
экспериментальными данными из работ [6, 7] аппроксимируя полученные в них кривые некоторыми
аналитическими
зависимости. Однако экспериментальные данные различных авторов при
качественном совпадений результатов, как правило, отличаются друг от друга в количественном
отношении поэтому подобный поход представляется малоэффективным, так как не позволяет, вопервых, объяснять некоторые противоречия в экспериментальных исследованиях и, во-вторых, уточнить
механизм взаимодействия ленты с роликом, без которого невозможно в полном объеме решить
проблему поперечного движения ленты.
Перейдем к рассмотрению взаимодействия движущейся ленты с роликом [3].
Основной и наиболее противоречивой в теоретическом отношении задачей является задача
по изучению контактного взаимодействия ленты с роликом, перекошенным в плане
относительного направления движения ленты.
Рассмотрим напряжения и деформации, возникающие в зоне контакта ленты с роликом в
предположении, что нагрузка неравномерно распределена по образующей ролика. Допустим, что
результирующая боковая сила некоторых сил, сущность которых рассматривать здесь не будем,
обеспечивает равномерное поступательное движение ленты со скоростью V, направленной под
углом α к прямой, перпендикулярной оси ролика. Таким оброзом угол α, как отмечалось в работе
[7], может складываться из угла перекоса ролика относительно оси конвейера и угла между
направлением абсолютной скорости ленты и осью конвейера β. Результирующая сила
уравновешивается силой трения контактирующих поверхностей направленной вдоль образующей
ролика и силой сопротивления движению Приблизительно можно считать, что сила направлена
перпендикулярно образующей. Считаем также, что деформации имеют место только по толщине
контактирующей нижней обкладки ленты и футеровки ролика в пределах зоны контакта.
Причинами поперечного движение ленты являются перекосы поддерживающих роликов и секций
става конвейера, внецентровая загрузка материала на ленту, боковая ветровая нагрузка,
криволинейность трассы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев А.А. Расчет деталей машин при сложном напряженном состоянии. М. Машиностроение,
1981г.
2. Гойзман Э.И. Моделирование производственных процессов на шахтах. М., Недра, 1977г.
3. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машин. М., Машиностроение, 1983г.
4. Амандосов А.А., Божанов Е.Т., Уточнения уравнения теории гибких пластинок и их минерализация
в задачах устойчивости. Проблемные вопросы механики горных пород.- Алматы:Наука 1972-с. 201-216
5. Тихонов В.И. Выбросы случайного процессов. М.,Наука 1970, 392с
6. Чирков В.П. Выбросы случайного процесса из области стохастической границей. Тр. МЭН, 1980,
вып. 459-с. 29-33
7. Болотин В.В. Применения методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах
сооружений. М., 1971-256 с.
Резюме
Жүк тасымалдау да конвейердің таспасы еркін қозғалғандықтан, кез келген жаққа ауытқуы мүмкін,
сондықтан таспаның түзу бағытта қозғалуын қамтамасыз ететін шаралар қарастырылған. Зерттеу
жұмысында таспаның роликті тіректерінің үстінде еркін жатып қозғалу барысында жүктің салмағынан
таспаның көлденең қозғалу себептері түбегейлі қарастырылған. Негізінен таспамен роликті тіректің
арасында болатын күрделі қозғалыстардың себебін ашқан.
Summary
Belt of conveyor belt in transportation cargo, remove loose, that is why over belt is probably. In this paper explain
movement belt. Duaring the transportation of cargo conveyor belt can move freely and change it’s position to any direction,
that’s why in order to controll right direction it should be worked out some measurements. The work deals with the
explanation of crossing movement of conveyor belt, because of free movement of a belt on the roller support and weight of a
cargo. Actually, it is the description of a reason of complex movement between the belt and roller support.
КазНТУ им. К.И. Сатпаева
Поступила 20.12.10