RUS UKR ENG ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ
Главная страница        Библиотека        Ссылки        Отчет о поиске        Индивидуальное задание

АВТОРЕФЕРАТ

      ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЯГОВЫХ ЦЕПЯХ СКРЕБКОВЫХ КОНВЕЙЕРОВ НА ПРИМЕРЕ КОНВЕЙЕРА СПЦ-26


      Разработана математическая модель определения резонансных скоростей движения гибкого тягового органа скребкового конвейера с учетом неравномерности его загрузки


       Проблема и ее связь с научными и практическими задачами
       Наибольшее влияние на вероятность безотказной работы механизированного комплекса оказывает забойный конвейер. В настоящее время скребковый конвейер является незаменимым транспортным средством при доставке угля из очистных забоев угольных шахт. На него приходится более 55% продолжительности простоев лавы, причем 50% простоев скребковых конвейеров и 53% трудоемкости устранения отказов – на тяговую цепь. В зависимости от условий эксплуатации срок службы цепей может меняться в широких пределах: в выработках с агрессивными водами цепи выходят из строя через 1-1,5 мес. Средние сроки службы круглозвенных цепей на конвейерах типа СП составляют 5-8 мес. Задача улучшения эксплуатационных параметров тяговых цепей имеет важное значение и является одной из наиболее актуальных для дальнейшего совершенствования забойных конвейеров.

      Анализ исследований и публикаций
      Научные основы теории совершенствования конструкции и методов расчета тяговых цепей посвящены исследования д.т.н. И.Г.Штокмана, члена корреспондента АН СССР А.О.Спиваковского, проф. Л.Г.Шахмейстера, к.т.н. Л.Н.Эппеля и многих других ученых, как в нашей стране, так и за рубежом. Данным вопросом занимаются организации такие как: Днепропетровская горная академия, Московская горная академия, Донецкий национальный технический университет, запорожский национальный технический университет и многие другие. Все из вышеуказанных ученых и организаций затрагивали вопрос разрушения звеньев цепи из-за наступления резонансного режима в процессе ее работы. В частности проф. И.Г.Штокманом была разработана наиболее полная методика расчета резонанса цепей; в работах проф. Л.Г.Шахмейстера описаны условия наступления параметрического резонанса; к.т.н. Л.Н.Эппелем было установлено влияние работы в резонансном режиме на долговечность тяговых цепей. В вышеуказанных работах при расчете резонансного режима не учитывается реальная степень загрузки конвейера, а предлагается пользоваться усредненным значением.

      Постановка задачи
      Для достижения вышеуказанной цели поставлены следующие основные задачи:
- разработка математической модели формирования нагрузки скребкового конвейера и определения резонансных скоростей движения тягового органа;
- составление алгоритма программы расчета нагрузки и резонансных скоростей;
- разработка методики обработки результатов моделирования.

      Изложение материала и результаты
      Постоянная длина лавы подразумевает, что откаточный и вентиляционный штреки строго параллельны в одной плоскости. В действительности же профили штреков имеют какую-то кривизну, и, значит, длина лавы является переменной. Отсюда возникает необходимость вести расчет резонансных скоростей и при докритическом, и при закритическом натяжении тягового органа.



Рис. 1 - Схемы к расчету колебаний тягового органа при закритическом (а) и докритическом (б) натяжении


Обозначим через 2τ период внешнего возмущения, приравнивая который к периоду собственных колебаний, получим для основного тона и последующих обертонов условие резонанса. При закритическом натяжении

2L0/a=2τ      L0/aτ=1

L0/a=2τ      L0/aτ=2

2L0/3a=2τ      L0/aτ=3

Для цепного тягового органа при зацеплении со звездочкой

τ=l0/v
      где l0 – шаг цепи, м; v – скорость движения цепи, м/с.

При подстановке определяем значения резонансных скоростей:

v0=l0a/L0

v1=2l0a/L0

v2=3l0a/L0

      При докритическом натяжении имеем следующие значения резонансных скоростей:

v0=l0a/2L0

v1=l0a/L0

v2=3l0a/2L0

      где L0 – длина контура цепи, м.

При этих скоростях динамические нагрузки достигают максимальных значений. Значение скорости (v0 + v1)/2 и (v1 + v2)/2 соответствуют антирезонансному режиму (собственные и вынужденные колебания противоположны по фазе). При этом динамические нагрузки достигают минимума.
      Для определения резонансных скоростей необходимо знать значение средней скорости распространения упругой волны с учетом степени загруженности конвейера

a=(L0 агр апор)/(L1 агр + L2 апор),

      где L1 и L2 – длины участков цепного контура без груза и с грузом соответственно, м;

             агр и апор – скорости распространения упругой волны на загруженном и незагруженном участках соответственно, м/с.

агр =
       где E0 – продольная жесткость цепи, Н;
               q – погонная масса груза, кг/м;
               q0 – погонная масса цепи со скребками, кг/м;
               с – коэффициент участия транспортируемого груза в продольных колебаниях (тем больше, чем жестче связь скребков с тяговым органом), для скребкового конвейера с = 0,3 – 0,5.

апор =


        Резонансные скорости основного тона с учетом неравномерности загрузки конвейера определяются следующим образом



Рис. 2 – Схема конвейера для определения резонансных скоростей

T=T1+T2=L1/апор+L2/агр

аср=L0/T=L0/(L1/апор+L2/агр)=L0аграпор/(L1агр+L2апор)

с=l0аср/2L0

Vдокр=l0аср/4L0


Подставляем значение аср в формулы резонансных скоростей для закритического и докритического натяжения тягового органа

Vзакр=l0аграпор/2(L1агр+L2апор) c
Подставим
агр =
апор =

      и L1 = L0 – L2 или L1 = L + Li , а L2= L - Li
      где L = L0/2 – длина конвейера, м
             Li – положение комбайна на конвейере, м
             L1 – участок цепи без груза, м
             L2 – участок цепи с грузом, м
получаем
Vзакр =


Vдокр=Vзакр/2


       Расчет производился компьютерной программой, написанной на языке VBA c применением приложения Excel для цепей 24x86 конвейера СПЦ-26 в условиях 10-й северной лавы шахты “Украина”. В результате расчета были получены диапазоны резонансных скоростей для основного, 1-го и 2-го тонов, и построены графики зависимостей величин резонансных скоростей в зависимости от положения комбайна на конвейере, а значит – от степени загрузки (рис 3).

Формирование резонансных скоростей

(анимация: 12 кадров; 5 циклов повторения; время прокрутки одного кадра - 1 секунда)

Рис. 3 – Графики резонансных скоростей для цепей конвейера СПЦ –26 в зависимости от положения комбайна на конвейере для двух выемочных циклов

      Выводы и направление дальнейших исследований
      В результате расчетов для двух выемочных циклов получены диапазоны резонансных скоростей для конвейера СПЦ – 26 и выявлено, что скорость движения тяговых цепей данного конвейера близка к резонансным скоростям 1-го и 2-го тонов при закритическом натяжении тягового органа (особенно в конце и начале выемочных циклов). Отсюда можно сделать вывод, что в данных условиях и при данной производительности конвейера крайне нежелательно иметь закритическое натяжение тягового органа с точки зрения возникновения резонанса. Приведенные расчеты и рекомендации можно использовать при выборе режима работы конвейера.

При докритическом натяжении тягового органа основной, 1-й и 2-й тоны имеют следующие интервалы:
  • основной тон – (0,16 – 0,23) м/с;
  • 1-й тон – (0,32 – 0,48) м/с;
  • 2-й тон – (0,5 – 0,7) м/с.

    • При закритическом натяжении тягового органа:
  • основной тон – (0,32 – 0,48) м/с;
  • 1-й тон – (0,67 – 0,92) м/с;
  • 2-й тон – (0,98 – 1,4) м/с.

    •       Таким образом видно, что избежать резонанса в данном случае можно, выбрав скорость движения тягового органа в диапазоне (0,92 – 0,98) м/с. Однако при других циклах загрузки безрезонансного интервала может и не быть. Можно сделать вывод, что при данной длине конвейера трудно избежать явления резонанса в тот или иной период цикла.

    ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

    1. Галкин Н. А. Усилия в звеньях тяговой цепи на звездочках скребкового конвейера // Изв. вузов. Горный журнал. - 1980. - № 3 . - С. 76-79.

    2. Спорыхин В. Я., Сноведский В. М. Эксплуатационные параметры тяговых цепей скребковых конвейеров // Уголь Украины. – 1983. – № 7 . – С. 28-29.

    3. Леусенко А. В. Нагрузки при транспортировании угля забойными скребковыми конвейерами с направляющими // Изв. вузов. Горный журнал. – 1987. - № 5 . – С.47-49.

    4. Штокман И. Г., Ляховский С. И. Расчет тяговых цепей конвейеров на усталость // Приложение к сборнику “Горные машины ” №4., - 1978. – С.3-10.

    5. Соснин А. Г. О динамических усилиях в скребковых цепях многоприводных конвейеров // Приложение к сборнику “Горные машины ” №4., - 1985. – С.10-15.

    6. Штокман И. Г., Эппель Л. И. Прочность долговечность тяговых органов // М., “Недра”, 1967 – 231с
    Главная страница        Библиотека        Ссылки        Отчет о поиске        Индивидуальное задание
    RUS UKR ENG ДонНТУ Портал магистров ДонНТУ