книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий
..pdfнения поперечного сечения ленты, в зависимости от угла накло на и характеристик транспортируемого груза (fa — динамиче ский коэффициент трения груза о ленту, т , — коэффициент подвижности сыпучего тела), получим требуемую ширину лен ты для обеспечения заданной производительности (Q, т/ч) при скорости v (м/с):
В = U(2%jQ/(3600VypKn) +0,05), |
(7.23) |
где К„ — коэффициент производительности,
К„ = [п — 0,5 (4<р — sin2(p) + sin22(p tg(0,35po)] / (1 —2ф/л)2
График зависимости коэффициента производительности от угла заполнения поперечного сечения ленты показан на рис. 7.5.
При выборе скорости движения ленты конвейера следует учи тывать, что она ограничивается динамическими нагрузками, вы званными колебаниями сыпучего тела при прогибе, что составляет
4—5 м/с при расстоянии между роликоопорами /' = 1— 1,5 м.
50 |
60 |
90 |
|
|
Т,граЗ |
Рис. 7.5, Изменение коэффициента производительности К„ в зависимости от
угла заполнения поперечного сечения ленты
Ширина ленты В и угол <р определяют радиус изгиба попе речного сечения ленты:
R = К\В / [2л (1 - 2(р It)], |
(7.24) |
|
где |
К\ — коэффициент использования ленты |
по ширине, |
( * 1- |
0 ,8). |
|
При определении сопротивления движению грузовой ветви коэффициент сопротивления движению w принимается на 50— 60 % больше, чем для ленточного конвейера. Радиусы переходных участков принимаются по нормам, установленным для ленточного конвейера. Размер максимального куска:
Ящах - (0,6-0,8)/?.
7.4. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ДОПУСТИМЫЕ УГЛЫ НАКЛОНА КОНВЕЙЕРА
СЛЕНТОЙ ГЛУБОКОЙ ЖЕЛОБЧАТОСТИ
Сцелью корректирования теоретических исследований бы ли проведены эксперименты на лабораторной модели (линей ный масштаб моделирования равен 4). Имитировался крутона клонный конвейер с лентой глубокой желобчатости шириной 1600 мм и максимальным размером транспортируемого мате риала а^ = 400 мм. Производительность варьировалась в пре
делах 1600—2400 т/ч. Далее приводятся данные в переводе на реальный конвейер [8].
Установление основных закономерностей совместного движения насыпного груза и ленты с большим числом взаи мосвязанных переменных является достаточно сложной зада чей. Мы рассмотрим только влияние таких эксплуатационных параметров, как степень заполнения поперечного сечения ленты насыпным грузом, степень обжатия ленты гирляндной роликоопорой, гранулометрический состав насыпного груза и скорость движения полотна. При этом в первую очередь ис следуется влияние степени заполнения поперечного сечения
ленты насыпным грузом и степени обжатия ленты гирляндной роликоопорой на величины предельных углов наклона конвейера в период установившегося режима работы. Затем рассматривается влияние скорости при выбранных опти мальных значениях обжатия и величины допустимых углов наклона, гранулометрического состава и влажности переме щаемой горной массы.
Допустимым углом наклона считаем такой предельный угол наклона, при котором не наблюдалось скольжения отдельных слоев перемещаемого насыпного груза относительно ленты или качения и скольжения отдельных частиц и кусков материала, расположенных на свободной поверхности груза.
На рис. 7.6 показаны графики изменения допустимых углов наклона (3 крутонаклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости в зависимости от степени заполнения поперечного сечения ленты <р при непрерывном размещении груза. Графики получены экспериментальным путем (предельные углы наклона определялись при скорости движения несущего элемента v = 1 м/с). Из рис. 7.6 видно, что уменьшение угла <р до 30° (увеличение степени заполнения поперечного сечения) приво дит к повышению предельных углов наклона конвейера до 36° при транспортировании насыпных грузов в зависимости от их физико-механических свойств. Дальнейшее повышение степени заполнения сечения (до ф = 22 - 15°) практически не вызывает увеличения угла наклона.
На рис. 7.6, а изображены экспериментальная (сплошная линия) и теоретическая (пунктир) кривые изменения предель ных углов наклона конвейера при транспортировании рядового каменного угля кусковатостью а = 80 - 360 мм, а на рис. 7.6, б — сухого меломергеля кусковатостью а = 40 - 400 мм (сплошная кривая) и переувлажненного меломергеля (пунктир).
Для исследования поведения поверхностного слоя транс портируемого груза в периоды пуска и установившегося движе ния на свободную поверхность наносился меченый материал.
15 |
30 |
Ц5 |
60 |
75 |
Ч>град
Рис. 7.6. Изменение допустимых углов наклона Р крутонаклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости в зависимости от степени заполнения попе речного сечения ленты ср:
а: 1 — каменный уголь класса а = 80—360 мм; 2 — каменный уголь (теоретическая кривая); б: 1 — сухой меломергель класса а = 40—400 мм; 2 — переувлажненный меломергель класса а = 40—400 мм.
Анализ состояния свободной поверхности показал, что распо ложенные на ней меченые куски груза сближаются друг с другом в направлении, перпендикулярном направлению движения ленты, в продольном направлении перемещения меченых частиц и слоев материала в пределах допустимых углов наклона конвейера не на блюдалось, т. е. сцепления частиц в поверхностном слое достаточ но для предотвращения отрыва и скатывания вниз отдельных кус ков и образования плоскостей скольжения материала. При попада нии негабаритных включений гирляндная роликоопора несколько деформируется, пропуская негабаритный кусок, а затем принимает первоначальную форму.
Таким образом, анализ графиков изменения предельных углов наклона в зависимости от степени заполнения поперечного сечения ленты грузом и степени обжатия полотна и визуальные наблюде ния за поведением материала при различных углах наклона кон-
326
вейера показывают, что крутонаклонный конвейер с лентой глубо кой желобчатости при степени заполнения ф = 20 - 30° и равно мерно распределенной погонной нагрузке работоспособен при уг лах наклона до 35° в зависимости от физико-механических свойств транспортируемых грузов. Меньшие значения допустимых углов наклона относятся к зернистым и мелкокусковым легкоподвижным насыпным грузам, большие — к кусковым связным материалам с меньшей подвижностью и более высокими коэффициентами внут реннего и внешнего трения.
Учитывая жесткость ленты и необходимость повышения ее срока службы, возможность попадания негабаритных включе ний, ухудшающих условия работы конвейерной ленты и роликоопор, а также стремление обеспечить максимальную произво дительность конвейерной установки, принимают оптимальный угол, характеризующий степень заполнения поперечного сече ния ленты (ф = 45 - 40°). В этом случае крутонаклонный кон вейер с лентой глубокой желобчатости может быть работоспо собным при транспортировании горной массы (линейная на грузка равномерна, угол наклона Р = 26 - 32°).
Экспериментальные исследования влияния скорости дви жения ленты на процесс транспортирования насыпных грузов и предельные углы наклона крутонаклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости проведены при изменении скорости в диапазоне v = 0,4 - 4 м/с для различных степеней обжатия и за полнения поперечного сечения ленты.
На рис. 7.7 приведены экспериментальные данные по из менению допустимых углов наклона крутонаклонного конвей ера (при степени заполнения поперечного сечения несущего полотна ф = 45° и равномерном распределении линейной на грузки) в зависимости от скорости движения ленты. Из рисун ка видно, что в интервале 0,4 - 2 м/с влияния скорости на про цесс транспортирования не наблюдается, дальнейшее повыше ние скорости движения ленты до 4 м/с приводит к некоторому снижению на 1—3° предельных углов наклона. Причем при транспортировании влажных материалов (увлажненная песча но-гравийная смесь и переувлажненный меломергель, влияние скорости сказывается меньше. Это объясняется повышенной
связностью частиц друг с другом и с конвейерной лентой при транспортировании увлажненных материалов. Более интен сивное снижение углов наклона наблюдается при транспорти ровании легкоподвижных мелкозернистых и мелкокусковых материалов.
GL
Рис. 7.7. Графики изменения допустимых углов наклона конвейера в зависи мости от скорости движения ленты (при степени заполнения поперечного се чения ф = 45°):
У— увлажненная песчано-гравийная смесь; 2 — щебень класса а = 80 - 160 мм; 3 — щебень класса а = 200—400 мм; 4 — уголь каменный класса а = 80—360 мм; 5 — сухой меломергель класса а - 120 — 450 мм; 6 — переувлажненный меломергель класса а - 150—450 мм
Аналогичная картина получена и при заполнении попереч ного сечения ленты ф = 30°. Влияние скорости в этом случае сказывается меньше, так как величина свободной поверхности значительно уменьшена, а удерживающих сил — увеличена.
С увеличением кусковатости транспортируемых грузов (в пределах допустимых размеров) величина предельных углов наклона конвейера несколько возрастает. На рис. 7.8 приведе ны экспериментальные данные изменения допустимых углов наклона крутонаклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости в зависимости от кусковатости транспортируемого груза при скорости движения ленты v = 2 м/с. Кривые 1 и 2 со ответственно построены для степени заполнения поперечного сечения при ф, равном 30° и 45°. Однако следует заметить, что при размерах куска, превышающих допустимые, может про изойти заклинивание его при прохождении подвесной роликоопоры. Крутонаклонный конвейер с лентой глубокой желобчатости может быть рекомендован для транспортирования гор ной массы кусковатостью атзх < 400 мм в условиях горных разработок под углами наклона (3 = 25 - 28°.
При эксплуатации конвейера возможны различные вариан ты загрузки несущего полотна: равномерное или неравномерное распределение транспортируемого груза вдоль рабочей ветви ленты, размещение отдельными равномерными или неравно мерными порциями и т.д.
а, мм
Рис. 7.8. Влияние кусковатости на угол наклона конвейера:
/ — 45°; 2 — 30°
Исследования влияния неравномерности и порционности распределения линейной нагрузки вдоль конвейерной ленты на процесс транспортирования и предельные углы наклона круто наклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости прово дились с разными насыпными грузами при степени заполнения поперечного сечения несущего элемента ф = 45 - 90° и скорости движения ленты v = 2 м/с.
Особый интерес представляла работа конвейера при нерав номерной или порционной загрузке.
Визуальные наблюдения показали, что при порционной за грузке частицы меченого материала остались практически не подвижными и только в нижней части порции видно незначи тельное растекание материала при наклоне конвейера под углом р = 25° ( при степени заполнения поперечного сечения несущего элемента ф = 45°). При транспортировании неравномерно рас пределенной вдоль конвейерной ленты увлажненной песчаногравийной смеси (угол, характеризующий степень заполнения поперечного сечения ленты, ф = 45 - 60°, только при угле на клона конвейера (3 = 33°, что превышает величину предельного для данного типа материала даже при номинальном заполнении поперечного сечения ленты на два градуса) имеет место сдвиг материала по отдельным плоскостям скольжения и наблюдается снижение производительности установки.
При транспортировании сухих и переувлажненных меломер гельных пород отдельными порциями (углы наклона конвейера со ставляют в первом случае р = 31°, во втором — р = 32°, т.е. нахо дятся в пределах, допустимых при номинальном заполнении попе речного сечения ленты; ф = 45° — угол, характеризующий степень заполнения поперечного сечения ленты) в некоторых случаях фор ма порции видоизменялась и наблюдался срыв отдельных кусков и их перемещение к нижнему объему материала. Как правило, эти куски удерживались нижележащей порцией груза. Явление расте кания и отрыва отдельных кусков от нижней кромки порций объ ясняется тем, что частицы ориентированы друг относительно друга и относительно поверхности конвейерной ленты таким образом, что возникающая расклинивающая сила недостаточна для удержа ния отдельных кусков.
При транспортировании переувлажненных меломергельных пород при влажности W = 0—5 % возникают дополнительные удерживающие силы, обусловленные липкостью данного мате риала, и порции сохраняют свою форму даже при более высоких углах наклона конвейера. Причем зависимость угла наклона крутонаклонного конвейера с лентой глубокой желобчатости от влажности транспортируемой песчано-гравийной смеси свиде тельствует о наличии максимума при влажности 5—7 % (рис. 7.9). Дальнейшее увеличение влажности не только не увеличи вает угол подъема, но и резко уменьшает его.
При порционном размещении материала вдоль конвейерной ленты предельный угол наклона конвейера уменьшается, как бы ло показано, на 2—4° в зависимости от физико-механических свойств материала и скорости движения ленты, а при неравно мерной степени заполнения поперечного сечения ленты, но нали чии транспортируемого груза вдоль всей рабочей ветви конвейера величины допустимых углов наклона уменьшаются всего лишь на 1—2°, т.е. практически остаются в пределах, допустимых при но минальном заполнении поперечного сечения и равномерном рас пределении погонной нагрузки вдоль конвейерной ленты.
Механические свойства насыпных грузов под действием раз личных факторов (влажность, степень уплотнения, кусковатость, время нахождения в неподвижном состоянии) подвергаются
o s |
ю |
is |
го |
|
|
w, •/. |
|
Рис. 7.9. График изменения угла наклона в зависимости от влажности песча но-гравийной смеси:
У— 45°; 2 — 30°
значительным изменениям. При расчетах крутонаклонного кон вейера с лентой глубокой желобчатости следует учитывать пе ременные значения механических свойств.
Например, по мере увеличения кусковатости транспорти руемого груза уменьшается его плотность. Передача усилий в насыпном грузе, лежащем на ленте глубокой желобчатости, осуществляется от частицы к частице и, значит, неравномерно в силу большого разнообразия форм частиц, а также их располо жения. С увеличением размеров отдельных кусков и при дости жении предельных величин количество кусков, расположенных по ширине ленты, уменьшается и создаются более благоприят ные условия для появления «клинового эффекта». Следствием чего и является повышение допустимых углов наклона конвейе ра с увеличением кусковатости транспортируемого груза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Спиваковский А.О., Потапов М .Г Транспортные машины и комплек сы открытых горных разработок. — М.: Недра, 1983.
2.Дьяков В.А., Шахмейстер Л.Г., Дмитриев В.Г., Запеним И.В., Пухов Ю.С., Шешко Е. Е. Ленточные конвейеры в горной промышленности / Под ред. А.О. Спиваковского. — М.: Недра, 1982.
3.Шешко Е.Е. Горно-транспортные машины и оборудование для откры тых работ. — М.: МГГУ, 2003.
4.Пертен Ю.А. Новые конструкции наклонных конвейеров и основы их расчета. — М.: НИИинформтяжмаш,1967.
5.Спиваковский А.О., Шешко ЕЕ . Конвейеры для больших углов наклона на открытых разработках // Сб.: Глубокие карьеры. — Киев: Наукова думка, 1960.
6.Гущин В.М. К распределению давлений насыпного материала на ленту глубокой желобчатости крутонаклонного конвейера // Сб.: Вертикальные и кругонаклонные конвейеры для транспортирования грузов в промышленности.
—Л., 1971.
7.Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. — М.: Машиностроение,
1964.
8.Гущин В.М. Стендовые исследования крутонаклонного конвейера // Сб.: Добыча угля открытым способом. — ЦНИЭИУголь. — 1972. — № 4.
9.Андреев А.В., Дьяков В.А., Шешко Е.Е. Транспортные машины и авто матизированные комплексы открытых горных разработок. — М.: Недра, 1975.
10.Гущин В.М. Стендовые исследования крутонаклонного конвейера // Сб.: Добыча угля открытым способом. — ЦНИЭИУголь. — 1972. — № 4.