Автор: Сульжук Д.С., Гавриленко Б.В., к.т.н., доц.
Источник: Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих / Збірник наукових праць ХІI науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17-20 квітня 2012 р. – Донецьк, ДонНТУ – 2012, с. 235-237.
Сульжук Д.С., Гавриленко Б.В., к.т.н., доц. Автоматическая стабилизация тяговой способности ленточного конвейера. Приведено обоснование новых конструктивных решений систем и устройств автоматического регулирования натяжения конвейерной ленты.
Ленточные конвейеры являются в настоящее время основным средством непрерывного транспорта на шахтах и рудниках. В угольных шахтах рост нагрузок на очистной забой, происходящий благодаря совершенствованию технологий и применению высокопроизводительных механизированных комплексов и струговых установок, концентрации горных работ, совершенствованию схем вскрытия и подготовки, обусловил широкое применение конвейеров для транспортирования угля и сланца от очистных забоев.
Эффективность использования ленточных конвейеров определяется сроком службы лент и надежностью узлов конвейера в сложных условиях горнодобывающих предприятий.
Долговечность конвейерных лент в наибольшей степени зависит от свойств транспортируемого груза, от уровня динамических нагрузок, которые она испытывает в загрузочном пункте и при движении по роликоопорам. Одним из важных факторов является также отсутствие регулярных явлений проскальзывания ленты по приводным барабанам.
В настоящее время этим вопросам уделяется недостаточное внимание. Динамические процессы в ленточных конвейерах, в особенности во время пуска, могут привести к неустойчивой работе привода конвейера, связанной со срывом сцепления, частичной или полной пробуксовке ленты по приводному барабану. Пробуксовка недопустима по причинам, связанным с изнашиванием футеровки барабана и нерабочей обкладки ленты, нагревом барабана и снижением коэффициента сцепления тягового органа с ведущей конструкцией. Все это в итоге не только приводит к аварийным ситуациям, но и может стать причиной возникновения пожаров.
Разработка натяжных устройств, позволяющих автоматически поддерживать соотношение натяжений ленты в точках набегания и сбегания на приводном барабане и сравнивать его с тяговым фактором, позволит во многих случаях исключить пробуксовку.
Таким образом, одним из наиболее актуальных направлений исследований является поиск и научное обоснование новых конструктивных решений систем и устройств автоматического регулирования натяжения конвейерной ленты.
При непрерывном регулировании скорости ленточного конвейера, натяжение на приводном барабане постоянно изменяется.
Анализ [1] показал, что соотношение между натяжениями на набегающей и сбегающей ветвях не отвечают соотношению Эйлера, что приводит к пробуксовке ленты. Соотношение Эйлера имеет вид:
Рисунок 1 – Изменение диаграммы натяжений при изменении скорости движения конвейера
где S4 – натяжение на грузовой ветви, S1 – натяжение на порожней ветви, a – угол охвата барабана лентой, m – коэффициент сцепления ленты с барабаном.
В частности, при переходе с малой скорости на большую, дополнительное динамическое натяжение Sдин.наб. положительное, а Sдин.сб отрицательное.
Это приводит к уменьшению натяжения S1 и увеличению натяжения S4. В этом случае, необходимая величина тягового фактора возрастает до значения, являющимся причиной возникновения пробуксовки на приводном барабане:
Устранение пробуксовки возможно за счет изменения этих натяжений. Таким образом, используя грузовое натяжное устройство и регулируя перемещение каретки натяжного устройства, мы добиваемся выполнения соотношения Эйлера.
Управлять натяжением набегающей и сбегающей ветвей ленты можно изменяя положение каретки натяжного устройства. Для реализации этого в систему управления скоростью введен контур стабилизации тяговой способности привода.
На рисунке 2 приведена структурная схема стабилизации погонной нагрузки движения ленты конвейера со стабилизацией тяговой способности привода, и приняты следующие условные обозначения: Q(t) – текущая величина грузопотока; Vq(t) – скорость пропорциональная величине грузопотока; Mпр(t) – движущий момент привода; v(t) – реальная скорость вращения привода; w(t) – частота вращения ротора привода; Gну(t) – текущее усилие натяжного устройства; Q`(t) – текущая нагрузка на ленте конвейера.
Рисунок 2 – Структурная схема стабилизации погонной нагрузки движения ленты конвейера со стабилизацией тяговой способности привода конвейера
Управление натяжением ленты возможно при стабилизации, следовательно, необходимо определить натяжение в характерных точках конвейера.
Натяжение в точках набегания и сбегания на приводной барабан определяются на основании измерений деформаций различных участков конвейерной ленты, которые вызваны изменением усилий в ленте.
Для определения связи между деформацией и натяжением в заданных точках выполнено тарирование ленты конвейера. Cогласно процедуре тягового расчета, выполняемого методом обхода по контуру, при котором усилие в каждой следующей точке равно сумме усилия в предыдущей точке и сопротивления движению участка между этими точками, определены натяжения S1 и S4 (рисунок 1):
Значение уcилия, необходимого для поддержания требуемого значения тягового фактора имеет вид [1]:
Результирующая зависимость усилия создаваемым натяжным устройством и ошибкой перемещения каретки:
Таким образом полученные зависимости позволяют реализовать систему автоматической стабилизации натяжения, для устойчивой работы привода при переходе с одной скорости на другую.
1. Дмитриева В.В., Певзнер Л.Д. Автоматическая стабилизация погонной нагрузки
ленточного конвейера / В.В. Дмитриева, Л.Д. Певзнер. – 2004. – 25 с.