RUS UKR ENG ДонНТУ Портал магістрів ДонНТУ
Головна сторінка       

АВТОРЕФЕРАТ

      ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЗОНАНСНИХ ПРОЦЕСІВ В ТЯГОВИХ ЛАНЦЮГАХ СКРЕБКОВИХ КОНВЕЙЄРІВ НА ПРИКЛАДІ КОНВЕЙЄРА СПЦ-26


      Розроблена математична модель визначення резонансних швидкостей руху гнучкого тягового органу скребкового конвейєра з урахуванням нерівномірності його завантаження


       Проблема і її зв'язок з науковими і практичними задачами
      Найбільший вплив на вірогідність безвідмовної роботи механізованого комплексу надає забійний конвейєр. В даний час скребковий конвейєр є незамінним транспортним засобом при доставці вугілля з очисних забоїв вугільних шахт. На нього доводиться більше 55% тривалості простоїв лави, причому 50% простоїв скребкових конвейєрів і 53% трудомісткості усунення відмов - на тяговий ланцюг. Залежно від умов експлуатації термін служби ланцюгів може мінятися в широких межах: у виробках з агресивними водами ланцюги виходять з ладу через 1-1,5 міс. Середні терміни служби круглозвенних ланцюгів на конвейєрах типу СП складають 5-8 міс. Задача поліпшення експлуатаційних параметрів тягових ланцюгів має важливе значення і є однією з найактуальніших для подальшого вдосконалення забійних конвейєрів.

      Аналіз досліджень і публікацій
      Наукові основи теорії вдосконалення конструкції і методів розрахунку тягових ланцюгів присвячені дослідження д.т.н. І.Г.Штокмана, члена кореспондента АН СРСР А.О.Співаковського, проф. Л.Г.Шахмейстера, к.т.н. Л.Н.Еппеля і багатьох інших вчених, як в нашій країні, так і за кордоном. Цим питанням займаються організації такі як: Дніпропетровська гірнича академія, Московська гірнича академія, Донецький національний технічний університет, Запорізький національний технічний університет та багато інших. Усі з вищезгаданих вчених і організацій підіймали питання руйнування ланок ланцюга через настання резонансного режиму в процесі його роботи. Зокрема проф. І.Г.Штокманом була розроблена якнайповніша методика розрахунку резонансу ланцюгів; у роботах проф. Л.Г.Шахмейстера описані умови настання параметричного резонансу; к.т.н. Л.Н.Еппелем було встановлене вплив роботи в резонансному режимі на довговічність тягових ланцюгів. У вищезгаданих роботах при розрахунку резонансного режиму не враховується реальний ступінь завантаження конвейєра, а пропонується користуватися усередненим значенням.

      Постановка задачі
      Для досягнення вищезгаданої мети поставлені наступні основні задачі:
- розробка математичної моделі формування навантаження скребкового конвейєра і визначення резонансних швидкостей руху тягового органу;
- складання алгоритму програми розрахунку навантаження і резонансних швидкостей;
- розробка методики обробки результатів моделювання.

      Виклад матеріалу і результати
      Постійна довжина лави має на увазі, що відкатувальний і вентиляційний штреки строго паралелі в одній площині. Насправді ж профілі штреків мають якусь кривизну, і, значить, довжина лави є змінною. Звідси виникає необхідність вести розрахунок резонансних швидкостей і при докритичному, і при закритичному натягненні тягового органу.


Рис. 1 - Схеми до розрахунку коливань тягового органу при закритичному (а) і докритичному (б) натягненні


Позначимо через 2τ період зовнішнього обурення, прирівнюючи який до періоду власних коливань, одержимо для основного тону і подальших обертонів умову резонансу. При закритичному натягненні

2L0/a=2τ      L0/aτ=1

L0/a=2τ      L0/aτ=2

2L0/3a=2τ      L0/aτ=3

Для ланцюгового тягового органу при зачіпленні із зіркою

τ=l0/v
      де l0 – крок ланцюга, м; v - швидкість руху ланцюга, м/с.

При підстановці визначаємо значення резонансних швидкостей:

v0=l0a/L0

v1=2l0a/L0

v2=3l0a/L0

      При докритичному натягненні маємо наступні значення резонансних швидкостей:

v0=l0a/2L0

v1=l0a/L0

v2=3l0a/2L0

      где L0 – довжина контура ланцюга , м.

При цих швидкостях динамічні навантаження досягають максимальних значень. Значення швидкості (v0 + v1) /2 і (v1 + v2) /2 відповідають антирезонансному режиму (власні і вимушені коливання протилежні по фазі). При цьому динамічні навантаження досягають мінімуму.
      Для визначення резонансних швидкостей необхідно знати значення середньої швидкості розповсюдження пружної хвилі з урахуванням ступеня завантаженості конвейєра

a=(L0 агр апор)/(L1 агр + L2 апор),

      де L1 и L2 – довжини ділянок ланцюгового контура без вантажу і з вантажем відповідно , м;

             агр и апор – швидкості розповсюдження пружної хвилі на завантаженій і незавантаженій ділянках відповідно , м/с.

агр =
       де E0 – подовжня жорсткість ланцюга, Н;
               q – погонна маса вантажу , кг/м;
               q0 – погонна маса ланцюга зі скребками, кг/м;
               с – коефіцієнт участі вантажу, що транспортується, в подовжніх коливаннях (тим більше, чим жорсткіший зв'язок скребків з тяговим органом), для скребкового конвейєра с = 0,3 – 0,5.

апор =


        Резонансні швидкості основного тону з урахуванням нерівномірності завантаження конвейєра визначаються таким чином



Рис. 2 – Схема конвейєра для визначення резонансних швидкостей

T=T1+T2=L1/апор+L2/агр

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

с=l0аср/2L0

Vдокр=l0аср/4L0


Підставляємо значення аср у формули резонансних швидкостей для закритичного і докритичного натягнення тягового органу

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

      та L1 = L0 – L2 чи L1 = L + Li , а L2= L - Li
      де L = L0/2 – довжина конвейєра, м
             Li – положення комбайна на конвейєрі, м
             L1 – ділянка ланцюга без вантажу, м
             L2 – ділянка ланцюга із вантажем, м
одержуємо
Vзакр =


Vдокр=Vзакр/2


       Розрахунок проводився комп'ютерною програмою, написаною на мові VBA із застосуванням додатку Excel для ланцюгів 24x86 конвейєра СПЦ-26 в умовах 10-й північної лави шахти "Україна". В результаті розрахунку були одержані діапазони резонансних швидкостей для основного, 1-го і 2-го тонів, і побудовані графіки залежностей величин резонансних швидкостей залежно від положення комбайна на конвейєрі, а значить - від ступеня завантаження (рис 3).

Рис. 3 – Графіки резонансних швидкостей для ланцюгів конвейєра СПЦ -26 залежно від положення комбайна на конвейєрі

      Висновки і напрям подальших досліджень
      В результаті розрахунків для двох виємочних циклів одержані діапазони резонансних швидкостей для конвейєра СПЦ - 26 і виявлено, що швидкість руху тягових ланцюгів даного конвейєра близька до резонансних швидкостей 1-го і 2-го тонів при закритичному натягненні тягового органу (особливо в кінці і початку виємочних циклів). Звідси можна зробити висновок, що в даних умовах і при даній продуктивності конвейєра украй небажано мати закритичне натягнення тягового органу з погляду виникнення резонансу. Приведені розрахунки і рекомендації можна використовувати при виборі режиму роботи конвейєра.

При докритичному натягненні тягового органу основної, 1-й і 2-й тони мають наступні інтервали:
  • основний 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 закритичному натягненні тягового органу:
  • основний 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 чином, ми бачимо, що уникнути резонансу в даному випадку можна, якщо вибрати швидкість руху тягового органу в діапазоні (0,92 - 0,98) м/с. Проте при інших циклах завантаження безрезонансного інтервалу може і не бути. Можна зробити висновок, що при даній довжині конвейєра важко уникнути явища резонансу в той або інший період циклу.

    ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

    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
    Головна сторінка       
    RUS UKR ENG ДонНТУ Портал магістрів ДонНТУ