Засидко Андрей Станиславович

Электротехнический факультет

Кафедра горнозаводского транспорта и логистики

Специальность «Электромеханическое оборудование энергоемких производств»

Исследование и разработка питателя нового технического уровня повышенной ремонтопригодности для выгрузки полезного ископаемого из бункеров шахтных транспортных линий

Научный руководитель: к.т.н, проф., академик Подъёмно–транспортной академии наук Украины Скляров Николай Андреевич

Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Актуальность темы
Цель и задачи исследований
Классификация питателей
Выбор питателя на базе многокритериального анализа
Заключение
Список источников

Актуальность темы

Характерной особенностью современных шахт является концентрация работ и повышения нагрузок на очистных забоях. Современные угледобывающие комплексы обеспечивают высокую производительность очистных забоев, а транспортирование горной массы по выработкам от лав до скипового ствола осуществляется современными высоко надежными конвейерами.

На пути прохождения угля от лавы до скипового ствола угль много раз может проходит через разнообразные аккумулирующие емкости: бункера, скаты, воронки и прочие. Разгрузку горной массы из емкости в осуществляется питателями. В процессе разгрузки горной массы много раз возникают простой питателей из–за не исправности в пуске аппаратуры, повреждений силовых и контрольных кабелей, отказов приводного электродвигателя и др.

Ближайшая задача ученых, проектировщиков и эксплуатационников — обеспечить стойкий темп разгрузки горной массы из аккумулирующие емкости путем повышения ремонтопригодности питателя и недопущение вынужденных простоев добычных участка и подъемной машины из–за питателя, которые связаны с отказами электрооборудования.

Питатель — это устройство для равномерной подачи не липкой, сыпучей горной массы из бункеров, загрузочных лотков, магазинов и других загрузочных устройств к транспортирующим и перерабатывающим машинам.

Стойкий темп разгрузки и недопущение простоев возможно достичь выполнением комплекса технических мероприятий:

— использованием резервного электродвигателя, который кинематически связанный с быстроходным валом приводного редуктора питателя;

— запуском резервного электродвигателя от резервного магнитного пускателя, который подключен к сети;

— обеспечением автоматического включения резервного двигателя при отказе рабочего;

— наличием световой индикации, которая бы сигнализировала о включении каждого электродвигателя.

Таким образом, разработка конструктивной схемы питателя повышенной ремонтопригодности является актуальной задачей, решение которой очень необходимо для высокопродуктивных шахт.

Цель и задачи исследований

Целью современной научной работы есть исследование и разработка питателя нового технического уровня. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

— выполнить анализ существующих конструкций питателей с определением их преимуществ и недостатков при эксплуатации в условиях шахты, и определить их технический уровень;

— построить морфологическую карту питателей, выбрать и обосновать вариант конструкции питателя из общего числа, которые наиболее применяются в условиях шахты;

— разработать конструктивную схему питателя и конструктивные средства повышения его ремонтопригодности;

— выполнить необходимые прочностные расчеты дополнительных элементов проектированного питателя;

— выполнить расчеты ремонтопригодности питателя;

— выполнить расчет экономического эффекта от использования питателя повышенной ремонтопригодности.

Классификация питателей

Питатели разделяются на 2 группы:

1. Устройства аналогичные некоторым типам конвейеров, но, в отличие от них, обладают небольшой длиной и повышенной мощностью двигателя привода. Различают следующие виды питателей, относящиеся к этой группе:

— ленточные питатели;

— пластинчатые питатели;

— винтовые (шнековые) питатели;

— качающиеся питатели;

— вибрационные питатели.

2. Устройства не имеющие прототипов среди конвейеров. К этой группе питателей относятся:

— барабанные питатели;

— дисковые питатели;

— цепные питатели;

— пневматические винтовые питатели.

Ленточные питатели предназначены для равномерной подачи сухих материалов с насыпным весом до 2,8 т/м³ в машины и транспортирующие устройства. Применяются на предприятиях горной, металлургической промышленности; на линиях по выпуску сухих строительных смесей и т.п. В ленточных питателях подача сухих материалов осуществляется посредством ленты, которая приводится в движение от электродвигателя через цепную передачу или редуктор. Движущаяся лента, доставляющая материал к транспортирующим или перерабатывающим машинам, располагается прямо под бункером из которого сыплется материал. Количество материала, подаваемое питателем регулируется специальной заслонкой, а также скоростью движения ленты.

Пластинчатые питатели предназначены для транспортировки и равномерной подачи сыпучих материалов горно–обогатительного производства из одной емкости (бункера, воронки) в другие емкости, в рабочие машины или на склады. Полотно питателя, как правило, представляет собой стальную шарнирную конструкцию, являющуюся составной частью транспортера для подачи сыпучего материала в карьерах и на обогатительных фабриках.

Винтовые (шнековые) питатели представляют собой трубу или желоб, в которой размещен рабочий орган — винт. Вращающийся стержень, помещенный в горизонтальный или наклонный жёлоб, перемещает сыпучий или мелкокусковой груз вдоль жёлоба. Регулировка производительности производится увеличением скорости вращения винта. Шнековые питатели предназначены, в основном, для непрерывной и равномерной подачи сыпучего материала. Область применения — комплектование промышленных установок и технологических линий с заданной дозировкой материала.

Качающиеся питатели являются машинами непрерывного транспортирования, рабочим органом которой является лоток, совершающий возвратно–поступательные движения, предназначенными для равномерной подачи не липких, сыпучих материалов из бункеров, воронок и других емкостей в технологические машины или транспортирующие устройства.

Вибрационные питатели предназначены для равномерной подачи не липких сыпучих материалов для установки под бункерами на горизонтальных участках в качестве загрузочных устройств или дозаторов. Доставка материала по рабочему органу, который является круглой трубой происходит за счет ее колебательных движений.

Барабанные питатели применяются как для подачи хорошо сыпучих, зернистых и мелко–кусковых грузов, так и для крупнокусковых грузов. Для подачи хорошо сыпучих, зернистых и мелко–кусковых грузов питатели имеют гладкую внутреннюю поверхность барабана, а для подачи крупнокусковых грузов — ребристую поверхность.

Дисковые (тарельчатые) питатели применяются для сыпучих грузов. Дисковые питатели снабжены загрузочным устройством, из которого груз попадает на вращающийся вокруг вертикальной оси диск и сбрасывается с него неподвижно закрепленным скребком. Скорость вращения диска выбирается такой, чтобы сбрасывание груза не происходило под действием центробежной силы.

Цепные питатели, применяемые для крупнокусковых грузов, имеют так называемый цепной занавес, перекрывающий выпускное отверстие бункера. При вращении приводного барабана цепи прижимают к лотку слой груза, регулируя скорость его скольжения.

Пневматические винтовые питатели (каньон–насосы) применяют для подачи сыпучих пылящих материалов и от обычных винтовых питателей. отличаются тем, что на выходе материал захватывается и транспортируется струей воздуха.

Выбор питателя на базе многокритериального анализа

Задача ученых, проектировщиков и эксплуатационников — обеспечить стойкий темп разгрузки горной массы из аккумулирующих емкостей путем повышения ремонтопригодности питателя и недопущения вынужденных простоев добычного участка и подъемной машины из–за питателя, связанных с отказами электрооборудования. Это можно достичь выполнением комплекса технических мероприятий:

— использованием резервного электродвигателя, кинематически связанного с быстроходным валом приводного редуктора питателя;

— осуществление питания резервного электродвигателя от резервного магнитного пускателя, подключенного от сети;

— обеспечение автоматического включения резервного двигателя при отказе рабочего;

— наличием световой индексации, которая б сигнализировала о включении каждого электродвигателя.

Выбор рациональной конструкции питателя повышенного технического уровня можно произвести путем сравнения питателей с моделью фиктивного эталонного питателя, который имеет наиболее высокие свойства (параметры), достигнутые в различных типах питателей.

Оценку технического уровня питателей с учетом их функционального обеспечения возможно осуществлять по методике.

Согласно этой методике возможно рассчитать технические уровни питателей разнообразных конструкций и выбрать наилучшую.

Комплексный показатель технического уровня питателя определяется в таком порядке.

1. Определяются «удельные показатели» (x_ij), которые получаются отношением частных показателей (b_ij) к основному техническому параметру питателя (λ_i), за который рекомендуется принимать один из показателей назначения.

2. Для определения базовых значений «удельных показателей», значение «удельных показателей» (x_ij) заносят в таблицу–матрицу:

где n — количество частных показателей, принятых для оценки технического уровня питателя;

m — число питателей в рассмотренной совокупности.

За значение "базовых удельных показателей" (x_iб) принимают максимальные значения удельных показателей, которые выбирают из каждой колонки таблицы–матрицы.

где {x_iб} — динамическая модель фиктивной эталонной машины, которая имеет наиболее высокие свойства, уже достигнутыми в разных машинах.

3. Определяются технические равные j–ой машины за частными показателями определяется по формуле:

Для базовой конструкции питателя

4. Определяют судьбу участия (m_ij) частного показателя в их общей сумме при n избранных показателях и коэффициент участия (φ_ij) каждого частного показателя:

5. Суммарное значение частных показателей технического уровня j–того питателя (Ψ_j) с учетом коэффициентов участия определяем по формуле:

6. Комплексный показатель технического уровня j–того питателя (Π_j) определяют по формуле:

Согласно [3] за основной технический параметр (λ_i) питателя принимаем его массу , кг.

Для оценки технического уровня были принятые такие параметры питателя:

В1 — максимальная производительность, Q, м³/ч;

В2 — максимальная крупность куска транспортируемого материала, а мах, мм;

В3 — ширина (диаметр) грузонесущего органа, м;

В4 — мощность повода, N, кВт.

Определение технического уровня питателей определялись в таком порядке.

Собранные по каталогам данные о технических параметрах питателей заносим в табл.1.

Таблица 1 — Технические данные о питателях

№ п/п	Тип питателя	Осн. тех. параметр, λˣ10 кг	В1, Q, м³/ч	В2, а мах, мм	В3, ширина, м	В4,N,кВт
1	Пластинчатый ПЛ–6	32	300	450	1,0	17
2	Цепной	85	340	450	2,5	6,5
3	Вибрационный ПЕВ3–4 х12	33,7	160	400	1,2	4,0
4	Дисковый ДЛ–10	10,0	23	50	1,0	20
5	Качающийся ПК–10П	30	500	500	1,0	7,5
6	Винтовой	35	50	25	0,5	50
7	Плунжерный	30	5	300	0,45	10

Таблица 2. — Определение удельных показателей X_ij=B_ij/λ_j

№ типа питателя	X_1j	X_2j	X_3j	X_4j
1	0,0937	0,1406	0,00031	0,0053
2	0,0400	0,0529	0,00029	0,0007
3	0,0474	0,1186	0,00036	0,0012
4	0,0230	0,0500	0,00100	0,0200
5	0,1666	0,1666	0,00033	0,0025
6	0,00142	0,0071	0,00014	0,0142
7	0,0016	0,0100	0,00015	0,0033
Базовые показатели, X_iб	0,1666	0,0166	0,00100	0,0200

Таблица 3. — Определение технического уровня по собственным показателям τ_ij=X_ij/B_ij τ_iб=1

№ типа питателя	τ_1j	τ_2j	τ_3j	τ_4j
1	0,5624	0,8439	0,3100	0,2650
2	0,2401	0,3175	0,2900	0,0350
3	0,2845	0,7119	0,3600	0,0600
4	0,1380	0,3001	1,0000	1,0000
5	1,0000	1,0000	0,3300	0,1250
6	0,0852	0,0426	0,1400	0,7100
7	0,0096	0,0600	0,1500	0,1650
Στ_ij	2,3196	3,2760	2,5800	2,3600
Στ	10,5356

Таблица 4. — Определение доли участия показателей в общим количестве m_ij=τ_ij/Στ_ij m_iб=1/n

№ типа питателя	m_1j	m_2j	m_3j	m_4j
1	0,05334	0,0800	0,0294	0,0252
2	0,02270	0,0301	0,0275	0,0033
3	0,02700	0,0675	0,0342	0,0057
4	0,01310	0,0284	0,2500	0,2500
5	0,2500	0,2500	0,0313	0,0118
6	0,00810	0,0040	0,0133	0,0674
7	0,00090	0,0057	0,0142	0,0156

Таблица 5. — промежуточная : (1 - m_ij )

№ типа питателя	1 — m_1j	1 — m_2j	1 — m_3j	1 — m_4j
1	0,9466	0,9200	0,9706	0,9748
2	0,9773	0,9699	0,9725	0,9967
3	0,9730	0,9325	0,9658	0,9943
4	0,9869	0,9716	0,7500	0,7500
5	0,7500	0,7500	0,9687	0,9882
6	0,9919	0,9960	0,9867	0,9326
7	0,9991	0,9943	0,9857	0,9844

Таблица 6. — Определение доли участия показателей в общим количестве φ_iб=1

№ типа питателя	φ_1j	φ_2j	φ_3j	φ_4j
1	0,7927	0,8152	0,7727	0,7693
2	0,7674	0,7732	0,7712	0,7525
3	0,7708	0,8042	0,7765	0,7542
4	0,7599	0,7719	1,0000	1,0000
5	1,0000	1,0000	0,7742	0,7589
6	0,7561	0,7530	0,7601	0,8042
7	0,7506	0,7542	0,7608	0,7618

Таблица 7. — Суммарные значения каждого показателя j–го питателя (Ψ_j) с учетом коэффициентов участия (φ_ij)

№ п/п	Тип питателя	Ψ_j	Ψ_iб=2^0,5	Π_j=Ψ_j/Ψ_б
1	Пластинчатый ПЛ–6	0,9370	2	0,4685
2	Цепной	0,3813	2	0,1906
3	Вибрационный ПЕВ3–4 х12	0,7686	2	0,3843
4	Дисковый ДЛ–10	1,4368	2	0,7184
5	Качающийся ПК–10П	1,5467	2	0,7733
6	Винтовой	0,5849	2	0,2924
7	Плунжерный	0,3907	2	0,2717

Из полученных результатов расчетов технических уровней питателей разнообразных моделей возможно сделать такой вывод:

наилучшим питателем есть "качающийся питатель ПК—10П" (аним.1), который имеет П_j = 0,7733;

—этот питатель возможно принять как базовый для разработки питателя повышенного технического уровня

Анимированный рисунок, выполненный в gif animator, количество кадров - 10, количество повторений - 4, объем 286 КБ

Анимация 1. качающийся питатель ПК—10П

Питатель имеет обозначение ПК–10П, где:

П — питатель;

К — качающийся;

10 — ширина подвижного лотка, дм;

П — изготовление Петровського завода угольного машиностроения.

Заключение

Из полученных результатов многокритериального анализа технический уровень наибольший у качающегося питателя, его же примем для дальнейшего улучшения его конструкции. Качающегося питатель представляет собой машину непрерывного действия, рабочим органом которого является лоток, совершающий возвратно–поступательные движения. Питатель работает с наибольшей отдачей только в том случае, когда количество подаваемого материала строго соответствует его перерабатывающей способности. Уменьшение или увеличение этого количества негативно сказывается на производительности машин и может привести к поломке машины. Из многолетнего опыта эксплуатации качающихся питателей, основной причиной выхода из строя есть перегрузка и отказ электродвигателя. В этом случае происходит простой самого питателя, магистрального ленточного ковейера и подъемной машимы, что вызывает значительные экономические потери и даже нарушает ритмичность работы шахты в целом.

Список источников

1. Транспорт на горнах предприятиях. Под общей ред. Проф. Б.А.Кузнецова. Изд. 2–е, пераб. и доп. — М.: Недра, 1976, 551 с.

2. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов Ю.С.Транспортные машины для подземных разработок. — М.: Недра, 1984. — 384 с.

3. Методика оценки качества горных машин/ Солод В.И., Сычев Л.С., Радкевич Я.М., Лактионов Б.И. — В сб. Научные основы создания высокопроизводительных комплексно–механизированных шахт с вычислительно–логическим управлением. Под ред. Солода В.И. — М.:МГИ, 1974, с. 162 — 166.

4. Будишевский В.О., Мухопад Н.Д., Сулима А.А., Кислун В.А. Шахтний транспорт. — Донецк: тип. "Новий світ", 1997.— 349 с.

5. Транспорт на горных предприятиях. Б.А.Кузнецов, А.А.Ренгевич, В.Г.Шорш и др. — М.: Надра, 1976. — 552 с.