Назад в библиотеку
5. Соснан А. Г. О динамическах усилиях в скребковых цепях многоприводных кмнвейеров // Приложенае к сборнику “Горные машины ” №4., - 1985. – С.10-15.
Скребковые цепи в процессе работы подвержены действию динамических нагрузок, периодически изменяющих свою величину, в силу чего возможны явления усталости металла, которые возникают, как известно, в том случае, когда переменные нагрузки превышают предел выносливости.
Говоря о физической сущности динамических явлений в скребковых цепях одноприводных конвейеров, доктор технических паук И. Г. Штокман показал, что динамические усилия определяются взаимодействием вынужденных и собственных продольных упругих колебаний, возникающих вследствие неравномерности движения скребковой цепи. При определенном соотношении параметров
конвейера — длины рештачного става, производительности, скорости движения и шага скребковой цепи — вынужденные и собственные колебания при совпа¬дении их частот могут вызвать явление резонанса, при котором суммарные усилия в цепи сильно возрастают и усталостные явления металла приобретают большую опасность. Вместе с тем, при других параметрах конвейера вынужденные и собственные колебания могут, совершаясь антифазно, взаимно уничтожаться. Динамические нагрузки при таком режиме работы конвейера будут уменьшены до минимума.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что имеется два вида диаграмм натяжений скребковых цепей одноприводных конвейеров:
- первоначальное натяжение тягового органа превышает критическое;
- первоначальное натяжение тягового органа равно нулю.
Критическим называется такое первоначальное натяжение, при котором суммарное (статическое а сумме с динамическим) натяжение цепи пс падает до пуля ни в одной из точек тягового органа.
Первый вид (рис. 1,а) диаграмм моделирует протекание динамических процессов в однородных по длине упругих стержнях, закрепленных с двух концов, а второй вид (рис. 1,б) — в стержнях, закрепленных с одного конца и свободных с другого, где натяжение незначительно (нуль).
Рис. 1. – Схематическое изображение расположения линии нагрузок па диаграмме натяжений скребковой цепи одиоприводного конвейера и распространения волн упругих деформаций в ней при первоначальном натяжении, превышающем критическое, и при нулевом первоначальном натяжении:
а – линия статических усилий;
б — огибающие ломаной линии динамических усилий
На рисунке также показано схематическое изображение расположения линий статических сил и огибающих динамических усилий.
Условия возникновения резонанса соответствуют случаю, когда период собственных колебаний цепи t совпадает с периодом возмущающей силы 2τ, т. е. периодом зацепления одного зуба приводной звездочки с цепью:
t = 2τ (1)
Период основного тона собственных (свободных) колебаний цепи одноприводного конвейера легко найти из рисунка, где знаком «плюс» обозначается волна растяжения, а «минус» — волна сжатия. Период колебаний при сильном натяжении цепи равен времени двукратного пробега упругой волны по всей длине скребковой цепи:
t = 2L / a , (2)
где L — длина тягового органа (L = 2Lк);
а — скорость распространения упругих волн в конвейерной цепи.
Период основного тона свободных колебаний при слабом натяжении скребковой цепи равен времени четырехкратного пробега упругой волны вдоль всей длины тягового контура:
t = 4L / a . (3)
Период зацепления определяется по формуле:
2τ = 2 π / wz (4)
где w – угловая скорость приводной звездочки;
z – число зубьев приводной звездочки.
На основании выражений (2), (3) и (4) получены отношения:
- при сильном натяжении скребковой цепи
L / a = π / wz (5)
- при слабом натяжении скребковой цепи
2 L / a = π / wz (6)
Резонирующие длины одноприводных конвейеров определяются так:
- при сильном натяжении скребковой цепи
Lк = πa /2wz (7)
- при слабом натяжении скребковой цепи
Lк = πa /4wz (8)
Резонансная скорость скребковой цепи одноприводного конвейера определяется на основании зависимости между средней скоростью цепи v, шагом звеньев цепи l0 и периодом зацепления 2τ:
2τ= l0 / v (9)
и выражается следующими формулами:
- при сильном натяжении цени
v = a l0 / 2L (10)
- при слабом натяжении цепи
v = a l0 / 4L (11)
В настоящее время в отечественной угольной промышленности на¬чинают находить применение мощные многоприводпые конвейеры с цепным тяговым органом (например, конвейеры типа КС-9,- КСП-1), тяговое усилие на которых прикладывается в двух и более точках. Поэтому представляет практический интерес исследование вопроса о динамических усилиях в тяговых цепях конвейеров с многодвигательным приводом.
В лаборатории рудничного транспорта Днепропетровского горного института был проведен ряд экспериментов над двухприводным скреб¬ковым конвейером длиной 57,3 м (приводные валы располагались на обоих концах).
Опыты над двухприводным конвейером показали, что характер изменения динамических усилий на каждой из ветвей его тягового органа остается таким же, как для всего тягового органа одноприводного конвейера.
У двухприводного конвейера также наблюдались два вида диаграмм натяжения скребковой цепи:
- первоначальное натяжение на ветви тягового органа больше критического;
- первоначальное натяжение на ветви тягового органа равно нулю.
Динамические усилия на ветвях двухприводного конвейера, первоначальное натяжение на которых больше нуля, возрастают от середины к приводным звездочкам, а на ветвях с нулевым первоначальным натяжением – в направлении от приводной звездочки (точки сбегания цепи), у которой натяжение равно нулю, к другой приводной звездочке.
Многоприводной конвейер может работать:
- с большим первоначальным натяжением на обеих ветвях;
- с нулевым первоначальным натяжением на одной из двух ветвей и большим первоначальным натяжением на другой ветви тягового органа.
По аналогии с одноприводным конвейером резонансные длины двухприводных (многоприводных) определяются по формулам:
- при первоначальном натяжении больше критического
Lк = πa / wz (12)
- при нулевом первоначальном натяжении
Lк = πa /2wz (13)
Заменив в формулах (10), (11) L на Lк ,найдем резонансные скорости двухприводного конвейера:
- при первоначальном натяжении на ветви больше критического
v = a l0 / 2Lк (14)
- при нулевом первоначальном натяжении на ветви
v = a l0 / 4Lк (15)
При применении многоприводных (двухприводных), так же как и одноприводных конвейеров, надо стремиться избавиться от резонанса в скребковых цепях, что возможно осуществить изменяя угловую скорость вращения приводных звездочек w, число их зубьев z, длину скребковой цепи L и ее жесткость Е0. Наиболее целесообразным следует считать изменение w и z.
Для возможности снижения динамических усилий на выпускаемых скребковых конвейерах предусматривать замену зубчатых колес редуктора.
Назад в библиотеку