книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий
..pdf5сбоЕсли допустить, что силы трения (силы сопротивления движению) не действуют на неподвижную ленту горизонталь ного конвейера перед пуском, то для горизонтального конвей ера с жестким натяжным устройством можно считать, что >SH6o = *!> бо и равны среднему натяжению контура ленты в уста новившемся движении; Wo = 0 и значение Fo - Wo равно пол ному пусковому тяговому усилию привода FnycK. Для наклон ных конвейеров разность натяжений 5Нбо - >$сбо = Wo, где Wo — усилие на останове приводного барабана, и разность Fo - Wo существенно меньше FnycK. Это различие обусловливает увели чение экстремальных динамических натяжений для горизон тальных и слабонаклонных конвейеров в период трогания лен ты с места при отсутствии предварительных ступеней характе ристики привода (при недостаточной выдержке времени на этих ступенях).
Однако если в автоматизированном приводе конвейера предусматривается наличие предварительной ступени с малой (ползучей) скоростью или плавным нарастанием пускового усилия в фазе трогания ленты с места, а также согласование работы привода с управлением остановом, то диапазон воз можных значений экстремальных динамических натяжений в зависимости от длины и угла установки конвейера существен но сокращается. Предварительные расчеты показывают, что при этих условиях могут быть использованы упрощенные за висимости, погрешность которых тем ниже, чем ниже приня тая при проектировании привода расчетная кратность пусково го усилия:
(4.39)
(4.40)
где К\ — коэффициент, зависящий от угла установки конвейера (и, следовательно, длины конвейера), К\ = 1,1 — для конвейеров с углами наклона от -2° до +3°; К\ = 1,0 — от +3° до +10°; К\ = = 0,9 — о т +10° до +18°
Значения коэффициентов Кг, Ку
„ |
z, |
с,о, |
jE o, |
л/оГ |
Кг =
(4.42)
ClPl ■*" С2р2
где Е — приведенная жесткость ленты.
Таким образом, значения Кг, К$ зависят практически только от насыпной плотности у„ транспортируемого груза; их значения могут быть приняты в соответствии с табл. 6.1.
В программе САПР конвейеров АО ВНИИПТМашем норми руется коэффициент запаса прочности ленты при пуске Kzn.
Разрывное усилие ленты
Sp = т а х £ нбЯ; |
(4.43) |
H6JV3.n * |
|
Для расчетного режима установившегося движения |
|
5р = 5 н6.ст^ л . |
(4.44) |
где К3 — коэффициент запаса по статическому расчетному ра бочему натяжению, принимается в соответствии с нормами ГОСТа на ленты; Ка — корректировочный коэффициент дина мичности запаса прочности ленты.
Принято
(4.45)
|
|
|
Таблица 6.1 |
Ун. т/м |
0,8— 1,2 |
1,2—1,8 |
1,8— 2,5 |
Кг |
0,66 |
0,75 |
0,8 |
К, |
0,33 |
0,25 |
0,2 |
Согласно (4.43)—(4.45) корректировочный коэффициент динамичности определяется по формуле
Кп = 0,714 тах5н6, |
(4.46) |
т. е. если при пуске натяжение увеличивается на 40 % по срав нению с натяжением в установившемся режиме, то Кл = 1. Если же применяется система привода, гарантирующая плавный пуск и шахЗ'нб < 1,4 5Нб.ст, то Ка< 1, фактический запас прочности лен ты в установившемся режиме К->КЛ—>Кзм, но сохраняется необ ходимое условие, что при пуске коэффициент запаса не опуска ется ниже нормируемого уровня. Изложенная методика пред ставляет, таким образом, дифференцированный подход к выбо ру необходимой прочности ленты с учетом динамики режима пуска, что обеспечивает технико-экономическую эффективность применения более совершенного типа привода.
Условие обеспечения пуска без пробуксовки ленты:
max Унб. = Г , |
(4.47) |
|
min 5,сб |
||
|
где Т — гарантированное расчетное значение тягового фактора привода при наихудших условиях эксплуатации.
Тогда в установившемся режиме при полной расчетной за грузке конвейера
^ |
- т |
(4.48) |
|
*с6.ст |
K J |
||
|
где Ктс— коэффициент запаса по тяговой способности привода. Расчетное тяговое усилие привода
w. = 5,нб.ст |
( т - к к |
(4.49) |
|
|
К |
После подстановки (4.46), (4.49) в (4.39) получим
И А ,5 * „ = 5л „ + * Д 1(Л'п-1) т - к . |
^нб.ст * |
откуда
Лд =0,714 |
и КхК2(K „-1)(T -K J |
(4.50) |
|
|
т |
Необходимое натяжение сбегающей с привода ветви ленты конвейера с жестким натяжным устройством с учетом (4.40) и (4.47) определим по формуле
(4.51)
После подстановки в (4.48) выражения (4.51) с учетом (4.49) после преобразований получим
\ЛКА+К,К, (JC,-1)T
(4.52)
1+ З Д Л - 1)
Уравнения (4.50) и (4.52) представляют собой систему, свя зывающую необходимые значения коэффициента запаса по тя говой способности привода и корректировочного коэффициента динамичности в зависимости от параметров конвейера и пуско вой характеристики привода. Исключая из (4.50) значение , окончательно получим
/ |
2 \ |
0,714 |
и к , к г( к „ - \ ) - |
к . =• |
1 + * ,* .(* .- ■ ) |
(4.53) |
|
|
К,Кг( К „ - 1) |
|
1+ |
|
Т(1 +К,Кг(К„-1)) |
Полученные результаты позволяют осуществить следую щий простой алгоритм расчета необходимой прочности ленты
типажных конвейеров с учетом динамических натяжений в ре жиме пуска:
по заданной мощности привода определяют расчетное тяго вое усилие привода Wp;
по расчетному значению тягового фактора привода при за данной схеме привода, пусковой характеристике привода (коэф фициент К„), с учетом угла установки конвейера (коэффициент /Ci) и насыпной плотности транспортируемого груза (коэффи циенты Кг, Кг) рассчитывают коэффициент динамичности Ка (4.53) и коэффициент запаса по тяговой способности привода /Стс (4.52);
определяют натяжение сбегающей с привода ветви ленты в установившемся режиме, обеспечивающее беспробуксовочный
пуск конвейера с жестким натяжным устройством: |
|
||
с |
- ш |
К |
(4.54) |
|
|||
сб.СТ |
f p J i |
|
|
выполняют тяговый расчет, определяют |
и необходи |
||
мую прочность ленты: |
|
||
Sp = S^„ K 3Ka . |
(4.55) |
||
Значения тягового фактора двухбарабанного привода с са мостоятельными приводами на каждый барабан определяют по формуле
Т = еА°,+*г) |
(4.56) |
только в том случае, если коэффициент действительного рас пределения тягового усилия между приводными барабанами ра вен оптимальному значению:
* Р, = * , |
е**- - 1 |
(4.57) |
|
Под оптимальным значением коэффициента распределения тяговых усилий понимают такое значение, когда в наиболее же стком режиме работы — режиме пуска, запасы по тяговой спо собности исчерпываются на обоих барабанах в равной степени. Если кратности пусковых усилий одинаковы, то Кро равен также соотношению номинальных тяговых усилий.
Если действительное распределение тягового усилия отли чается от оптимального, то один из барабанов находится в худ ших условиях по сцеплению. Значение тягового фактора двух барабанного привода определяется как допустимое соотноше ние экстремальных натяжений
maxS^
(4.58)
min 5,6
и будет меньше, чем рассчитанное по (4.56).
Если Кра < Кро, то в худших условиях по сцеплению нахо дится второй по ходу ленты барабан. Значение Т в этом случае
может быть рассчитано по формуле |
|
Г = е ^ ( 1 +К рд) - К ря. |
(4.59) |
Если Кр.д > Кр.о, то в худших условиях по сцеплению нахо дится первый барабан и тяговый фактор определяется по фор муле
\ +К |
(4.60) |
Т = ------ —еЦ2°2(ещщ- 1)+1. |
Кр*
Для расчета необходимого значения коэффициента Кгс в режиме пуска по (4.52) значение Т может быть определено по (4.59) или (4.60) при Кр.а = Кр где Кр— коэффициент распреде ления между барабанами установленной мощности (могут быть учтены возможные отклонения тяговых усилий).
234
При неуправляемой системе привода (отсутствие авто матизированной системы управления распределением нагру зок между приводными блоками) необходимо определить верхнюю и нижнюю границы возможных отклонений дей ствительного распределения нагрузок в установившемся ре жиме:
1S' = к |
^Н2р + Д^н2+АР) |
(4.61) |
|
” |
Р SM( l - 6 S „ - A D + i f j E , y |
||
|
(4.62)
М^ .,0 + Д 5 „ + Д Д + Ф ,/£ .)’
где 5Н1, 5Н2— номинальные скольжения двигателей (суммарные минимальные скольжения двигателей и турбомуфт); A5Hi, Д$Н2
— возможные относительные отклонения номинальных сколь
жений; AD — возможное относительное отклонение диаметра
$
барабана; Е0 = норм — жесткость ленты; ■^норм
удлинение ленты при нормированном рабочем натяжении 5норм ; ф, — жесткость механической характеристики приводного бло ка первого барабана,
<Pi = |
2Мип\ |
5 D |
|
|
н |
Из полученных значений К ' и К"л для расчета тягового |
|
фактора |
берется величина, имеющая большее отклонение |
от /Гр.0; после расчета Т по формуле (4.59) или (4.60) можно проверить значение коэффициента запаса по тяговой спо собности Кгс всей приводной станции в установившемся ре жиме.
4.4. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРИВОДОВ И НАТЯЖНЫХ УСТРОЙСТВ
ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ
Основные цели создания системы управления режимами работы приводов мощного ленточного конвейера могут быть разделены на два класса: во-первых, наличие системы управ ления режимами позволяет улучшить технические данные конвейера на этапе его проектирования (например, увеличить допустимую длину конвейера при заданной суммарной мощ ности привода и прочности ленты); во-вторых, с помощью системы управления на базе микроЭВМ можно улучшить эксплуатационные показатели работы конвейера — повысить долговечность оборудования, уменьшить расход энергии, снизить трудоемкость обслуживания, снизить число и время простоев за счет точного соблюдения нормативных инструк ций, обеспечивающих невозможность или лишь кратковре менное превышение граничных значений параметров режи мов работы.
Основные технологические требования к системе привода ленточного конвейера заключаются в обеспечении оптимально го режима пуска конвейера и управлении распределением на грузки между приводными блоками.
Оптимизация режима пуска конвейера заключается в ми нимизации времени пуска при ограничении экстремальных динамических натяжений ленты, обеспечении устойчивости движения ленты и отсутствии пробуксовки ленты. Дополни тельные требования состоят в устранении ударных нагрузок в трансмиссии привода и обеспечении плавного пуска в тече ние всего периода разгона конвейера до номинальной скоро сти, т. е. в ограничении кратковременных ускорений, напри мер, при отсутствии скольжения груза по ленте наклонного конвейера.
Минимизация времени пуска имеет существенное значение, когда конвейер входит в состав протяженной и многозвенной
236
конвейерной линии. Как показывает опыт эксплуатации, сум марное время пуска таких линий в течение, например, рабочей смены оказывается весьма значительным и существенно влияет на производительность. В то же время в технологическом плане не имеет смысла требовать жесткой минимизации времени пус ка конвейера с незагруженной или слабо загруженной лентой. Хотя пуск незагруженной ленты можно осуществить за корот кое время без пробуксовки, не превышая допустимого уровня динамических натяжений, большие значения ускорений нежела тельны с точки зрения долговечности элементов привода, ус тойчивости движения ленты конвейера со сложным профилем трассы, а технологический выигрыш от сокращения времени пуска незначителен.
В методике расчета ленточных конвейеров нормируется коэффициент запаса прочности ленты при пуске. Тогда при условии нормированного ограничения экстремальных дина мических натяжений при пуске для конвейера, на котором применяется привод, обеспечивающий плавный пуск, допус кается большее максимальное натяжение в установившемся режиме по сравнению с конвейером, привод которого не обеспечивает ограничение динамических натяжений ленты. Количественно это выражено введением в методику коррек тировочного коэффициента динамичности Ка. Динамика пус ка определяет также необходимый уровень натяжения конту ра ленты, при котором отсутствует пробуксовка при пуске. Этот уровень зависит от значения расчетного тягового фак тора привода и коэффициента запаса по тяговой способности привода Ктс. Чем плавнее пуск, тем меньше значение Ктс и тем ниже требуемый уровень натяжения контура ленты, соз даваемого натяжным устройством.
Определение расчетных значений тягового фактора привода выполняется с учетом возможного действительного распределе ния нагрузок между приводными барабанами; при этом учиты ваются условия реализации тягового усилия на каждом привод ном барабане, принятое соотношение установленных мощно стей и возможные отклонения в распределении нагрузок. При-
менение регулируемой системы многодвигательного привода позволяет ограничить возможные отклонения в распределении нагрузок и тем самым повысить расчетные значения тягового фактора приводной станции и снизить значение коэффициента запаса установленной мощности.
Таким образом, можно улучшить параметры конвейера на этапе проектирования при применении более совершенной сис темы привода путем взаимосвязанного определения основных расчетных параметров: корректировочного коэффициента дина мичности, расчетного значения тягового фактора и коэффици ента запаса по тяговой способности, коэффициента запаса уста новленной мощности.
Существенный результат достигается в том случае, если система привода обеспечивает ограничение динамических на тяжений в период трогания ленты с места, а при разгоне ленты до номинальной скорости ограничение кратности пускового усилия привода к тяговому усилию в установившемся режиме значением Кп = \,2 — 1,3 и ограничение отклонений в распре
делении нагрузок между приводными блоками — 5— 10 %. Практическая реализация указанных ограничений путем
введения жесткой программы управления приводом в режиме пуска может вызвать определенные затруднения. В условиях эксплуатации шахтных конвейеров не исключены возможные отклонения реальных параметров от расчетных величин (например, сопротивление движению ленты), что приводит в случае применения жесткой программы изменения внешнего воздействия на систему (тягового усилия привода, момента двигателя, тока двигателя) к неустойчивости процесса пуска (недопустимое увеличение времени пуска), а при управлении по жесткому расчетному временному графику — к превыше нию динамических натяжений над допустимым уровнем. По этому в случаях, когда параметры назначения конвейера (допустимая длина, производительность) и прочность ленты используются в максимальной степени, требуется переход на более высокий уровень прикладных функций системы управ ления — создание на базе микроЭВМ адаптивной системы