Ленточный конвейер - наиболее производительное транспортное средство, применяемое на горных предприятиях.
Одним из перспективных направлений в разработке конструкций ленточных конвейеров является применение канатного става и подвесных шарнирных роликоопор. Применение подвесного става позволяет на 25-30% уменьшить трудоемкость монтажа конвейера, увеличить срок службы ленты.
Однако применение подвесного става влечет за собой проблемы, связанные с перекосом роликоопор, преимущественно в горизонтальной плоскости. Особенно остро стоит вопрос о возникновении дополнительного сопротивления движению ленты, и, как следствие, о дополнительном расходе энергии на его преодоление.
По этому вопросу имеется ограниченное число исследований и публикаций. В частности, проблеме взаимодействия ленты с перекошенным роликом посвящена работа кандидатов технических наук Смирнова В. К. и Высочина Е. М. [1].
В книге Шахмейстера Л.Г., Дмитриева В. Г. [2] подробно рассматриваются причины, вызывающие дополнительное сопротивление движению ленты.
Также данному вопросу посвящены труды Кравцова В. И., Кортуна А. Л. [3] и других авторов.
Однако малоисследован вопрос о дополнительном сопротивлении движению, вызываемым перекосом оси ролика относительно оси ленты и дополнительном расходе энергии.
Основываясь на трудах вышеуказанных авторов, определим сопротивление движению ленты по перекошенной роликоопоре на прямолинейном участке порожней ветви горизонтального ленточного конвейера.
Скорость проскальзывания ленты по ролику:
Vск =Vлsinα (1)
где Vл –скорость ленты,
α – угол перекоса
роликоопоры.
При скольжении участка ленты длиной l'р на нее действует сила трения:
Fтр"= qлl'р gf (2)
где qл – погонная масса ленты,
l'р – расстояние
между смежными роликоопорами,
g – ускорение свободного
падения,
f – коэффициент трения скольжения ленты по
ролику.
Мощность, потребная на преодоление сопротивления скольжению порожней ветви ленты:
N"́́=F"трVск =qлl"́́р gf Vлsinα (3)
Разделив полученнубю мощность на Vл получим сопротивление движению ленты от скольжения:
W "ск=qлl"́́р gf sinα (4)
По аналогии получим сопротивление движению ленты от скольжения на груженной ветви:
W ́ск=(q + qл)l ́́р gf sinα (5)
Данные равенства справедливы для одного ролика. Для того чтобы найти сопротивление движению от скольжения ленты по роликам на всей длине конвейера необходимо просуммировать сопротивление движению ленты от скольжения на каждом ролике. В связи с тем, что угол перекоса роликов случаен, сопротивление движению ленты от скольжения на каждом ролике различно.
Следовательно:
- для порожней ветви:
∑ W"́ск= ∑qлl"́́р gf sinαi (6)
- для груженной ветви:
∑ W ́ск= ∑(q + qл)l ́́р gf sinαi (7)
где αi – угол перекоса i-того ролика.
Оценим зависимость сопротивления движению ленты от угла перекоса роликоопоры на участке на порожней и груженой ветвях. Определим соотношение W"́ск/W"́пор и W ́ск/W ́гр:
W"́ск/W"́пор=qлl"́́рgf sinα/(qл+qp")l"́́рgw'=qлf sinα/(qл+qp")w' (8)
W ́ск/W ́гр=(q+qл)l ́́р gf sinα/(q+qл+qp')l ́́рgw'=(q+qл)f sinα/(q+qл+qp')w' (9)
Для конвейера 4Л1200Д =35кг/м , =44кг/м , =36кг/м ,=14.8кг/м. Результат вычислений сведем в таблицу.
Таблица 1. Результаты расчетов по формулам (8) и (9)
| α,град | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| sinα | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 0.07 | 0.087 | 0.10 | 0.122 | 0.139 | 0.156 | 10.174 |
| WскII/WгрII | 0.139 | 0.27 | 0.4 | 0.54 | 0.67 | 0.81 | 0.94 | 1.07 | 1.2 | 1.34 |
| WскI/WпорI | 0.099 | 0.193 | 0.286 | 0.385 | 0.479 | 0.578 | 0.671 | 0.765 | 0.858 | 0.957 |
Из расчетов видно, что при увеличении угла перекоса роликоопоры конвейера от 10 до 100 сопротивление от скольжения на груженной и порожней ветвях возрастает практически в 10 раз.
Во время производственной практики на шахте им. А. Ф. Засядько автором был произведен замер углов перекоса роликов на ленточном конвейере 4Л1200Д, смонтированном на транспортерном уклоне № 2. Расчет по изложенной методике показал, что без учета сопротивления от перекоса роликов потребная мощность привода 200кВт, а с учетом этого сопротивления - 223кВт.
Таким образом устранение перекоса роликов этого конвейера позволило бы сократить затраты электроэнергии на 11,5%.