книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий
..pdfДля примера на рис. 8.12 приведены расчетные данные кон вейера производительностью 2000 т/ч, расположенного под уг лом подъема 45°. Высота подъема 100 м. Насыпная плотность груза 2,7 т/м3 Ленты принимались с модулем упругости 3000, 2000 и 1000 Н/мм прокладки.
На оси абсцисс позиции 1—7 соответствуют натяжениям в начале криволинейного участка в определенных пределах (например, на диаграмме 1 — от 25 до 150 кН). Точка 1 соот ветствует минимальному расчетному значению натяжения. Далее натяжения на криволинейном участке, а значит, и мак симальное натяжение увеличивались на одинаковую величи ну. На оси ординат показана расчетная величина радиуса в метрах. Три ряда — 1, 3, 5 — радиусы кривизны, полученные из допустимого напряжения при растяжении грузонесущей ленты; ряды 2, 4 и 6 — из допустимого напряжения при сжа тии грузонесущей ленты.
Ряды 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 рассчитаны соответственно для лент с модулем упругости 3000, 2000 и 1000 Н/мм прокладки.
Таким образом, радиус вертикальной переходной кривой крутонаклонного конвейера с прижимной лентой зависит от ти па ленты, уменьшаясь с уменьшением жесткости последней, и
ШРЯД1
■ РЯД2
РЯДЗ
Ряд4
■ РЯД5
□ Рядб
Рис. 8.12. Значения радиуса вертикальной кривой для конвейера производи тельностью Q = 2000 т/ч
натяжения на криволинейном участке, уменьшаясь с увеличени ем последнего, а также от агрегатной жесткости системы «несущая лента — грузоприжимная лента», которая является функцией жесткости лент, расстояния между роликоопорами, натяжения лент и линейной силы тяжести обеих лент груза. Так как существенное увеличение предварительного натяжения при водит к необходимости применения более прочной ленты и к другим негативным явлениям, этот способ уменьшения радиуса переходной кривой может иметь ограниченное применение. Бо лее эффективно использование лент с низким модулем упругости.
Расчеты показали, что при конвейерах производительно стью 2000—5000 т/ч радиус вертикальной кривой может состав лять 15—25 м.
Таким образом, с точки зрения энерго- и материалоемкости крутонаклонный подъем конвейером с прижимной лентой дос таточно конкурентоспособен, он уступает подъему ленточными конвейерами только по металлоемкости.
Опыт проектирования конвейеров с прижимной лентой по казал, что необходимы сбалансированные прижимные устрой ства, объединенные в независимые модули таким образом, что бы прижимные ролики этих устройств располагались на одном расстоянии по длине и ширине ленты достаточно близко друг к другу, чтобы быть полностью приспособлены к поперечной и продольной конфигурации материала, создавая «плавающую», «мягкую» прижимную систему: проход отдельных негабаритов лишь несколько приподнимает прижимную ленту с соответст вующим прижимным роликом, перераспределяя давление на ос тальные прижимные ролики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Ленточные конвейеры в горной промышленности / Под ред. А.О. Спиваковского. — М.: Недра, 1982.
2.Шахмейстер Л.Г., Солод Г.И. Подземные конвейерные установки / Под ред. чл.-корр. АН СССР А.О. Спиваковского. — М.: Недра, 1971.
3.Dos. Santos J.A. Sandwich Belt High Angle Conveyors According to the Expanded Conveyor Tehnology. — Bulk Solids handling. — Vol. 20. — № 1. — USA, 2000.
4.Папоян Р.Л., Милехина Н.Г. Крутонаклонные и вертикальные конвей еры (патентный обзор). — М.: ЦНИЭИУголь, 1997.
5.Шешко Е.Е., Картавый А.Н. Эффективный крутонаклонный конвей
ерный подъем из глубоких карьеров // Открытые горные работы. — 2000. —
№3.
6. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. — М.: Машиностроение,
1964.
7.Черненко В.Д. Теория и расчет крутонаклонных конвейеров. —-Л .: Изд-во Ленинградского университета, 1985.
8.Курятников А.В. Исследования устойчивости груза на крутонаклонном конвейере с прижимной лентой // Сб.: Добыча угля открытым способом. — 1975. — № 12(120).
9.Коваленко В.И., Бондарев В.С. Усовершенствование загрузочной части крутонаклонных конвейеров с накладной лентой // Сб.: Горные машины и ав томатика. — М.: 1969. — № 6(111).
10.Картавый А.Н. Математическая модель переходного участка круто наклонного конвейера с прижимной лентой // Сб. докладов на 4-й Междуна родной конференции по горному транспорту и подъему. Горно-геологический факультет Белградского университета. — Югославия, 1999.
11.Андреев А.В., Дьяков В.А., Шешко Е.Е. Транспортные машины и ав томатизированные комплексы открытых разработок. — М.: Недра, 1975.
12.Conveyor Eqnipment. Manufacturers Asso ciation. Belt Conveyors for Bulk Materials. Fourlh Edition. 1994.
=\
i
СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
____ II_____________________________
Ленточный конвейер представляет собой сложную техниче скую систему, состоящую из ряда механических и электромеха нических устройств, которые, в свою очередь, включают в себя множество узлов и деталей; это множество далее назовем мно жеством элементов конвейера. Поэтому деление конвейера как сложной системы на элементы достаточно условно и возможно на нескольких уровнях. Наиболее широко распространенная структурная схема ленточного конвейера включает привод (ПР), ленту (Л), конвейерный став (включая роликоопоры) (СТ), за грузочное устройство (ЗУ), натяжное устройство (НУ) и средст ва автоматизации (АВ) (рис. 9.1).
Силовое и кинематическое взаимодействие узлов и конст рукций конвейера носит сложный характер, а взаимное влияние часто является косвенным, поэтому схема связей, показанная на рис. 9.1, весьма условна.
Для представления взаимодействия элементов сложной сис темы с точки зрения работоспособности наиболее часто исполь зуются структурные схемы надежности. В этих схемах принято считать, что отказы элементов происходят независимо. Про стейшими схемами являются последовательное и параллельное соединения элементов [7]. В первом случае элементы влияют на работоспособность системы таким образом, что отказ любого из них приводит к отказу всей системы. При этом вероятность без отказной работы системы равна произведению вероятностей безотказной работы элементов. В этом случае схема конвейера,
Рис. 9.1. Схема связей между элементами ленточного конвейера
приведенная на рис. 9.1, преобразуется в схему его надежности, показанную на рис. 9.2.
Для исследования надежности ленточного конвейера нами использована логическая теория надежности [6], которая анали зирует надежность сложных объектов с применением методов теории дискретных процессов.
Поскольку наибольший интерес при исследовании надеж ности представляют законы распределения наработки между от казами и времени восстановления элементов конвейера, в каче стве модели надежности используется комбинация некоторых элементарных типовых блоков, формирующих и преобразую щих потоки импульсов единичной высоты, которые отражают работоспособные и неработоспособные состояния конвейера и его элементов. Поток подобных импульсов называют индика торной функцией, которая широко используется в теории на дежности. Заметим, что потоки импульсов, соответствующих индикаторной функции как функции времени, представляют со бой потоки готовности, а модель надежности конвейера являет ся моделью динамического автомата.
Чтобы разграничить рабочие процессы в ленточном конвей ере и его элементах и процессы изменения их работоспособно сти, в дальнейшем используем применяемое в логической тео рии надежности понятие «надежностный процесс на выходе ди намического блока». Используя приведенное ранее понятие «индикаторная функция», можно определить надежностный процесс (НП) на выходе блока как двоичную (булеву) индика торную функцию непрерывного времени, принимающую значе ния 1 или 0 и отражающую процесс смены соответственно рабо тоспособных и неработоспособных состояний элемента, на вы ходе которого она снимается.
П Р л с т З У Н У А В
Рис. 9.2. Структурная схема надежности ленточного конвейера при последо вательном соединении его элементов (условные обозначения те же, что и на рис. 9.1)
Влияние других блоков на надежность рассматриваемого бло ка выражается НП на выходе этого блока. В условиях, когда у бло ка отсутствуют входные НП ( автономный режим работы блока), на выходе имеет место НП, а в блоке — процесс смены состояний ра ботоспособности и неработоспособности в силу внешних физиче ских воздействий на элемент и внутренних условий. Надежностных процессов в блоке и соответственно на его выходе может быть не сколько, тогда блок рассматривается как многофункциональный.
Заметим, что НП на входе в блок и на его выходе могут происходить каждый по своей «внутренней шкале» времени. Поэтому для их взаимодействия необходима синхронизация — приведение к общей шкале счета времени. При этом образуется общая — системная шкала времени.
При исследовании надежности ленточного конвейера необ ходимо совместно рассматривать структуры двух различных уровней: уровня надежностных процессов и уровня системы производственной и технической эксплуатации. Нами принята схема исследования, показанная на рис. 9.3 (приведена последо вательность исследования).
Рис. 9.3. Схема исследования надежности ленточного конвейера
Отметим, что, поскольку остановка конвейера может воз никнуть независимо от наличия в нем неисправностей или отка зов, а именно в период простоя увязанного с ним в одну цепочку технологического оборудования (например, длительное отсутст вие поступления транспортируемого груза на ленту, переполне ние склада транспортируемого груза, во время ремонтной смены и прочих плановых и внеплановых простоев), то при анализе надежности его следует рассматривать как неавтономную сис тему.
9.1. ОПИСАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА
При описании надежности соответствующего отдельного элемента ленточного конвейера и характера ее изменения, сле дуя введенным нами выше определениям, мы используем сле дующую структурную модель элемента (рис. 9.4).
Элемент конвейера рассматривается как динамический блок, на вход которого поступают входные надежностные процессы (НПВ) Xij(t), где i — вид входного воздействия (/ = = 1,..., п); j — номер элемента конвейера (блока). Надежност ное состояние блока характеризуется параметром а,, кото рый, изменяясь в силу внешних воздействий и внутренних условий, образует во времени надежностный процесс в блоке (НПБ) а,(0.
НО: G,(* ,,« ,)
■Y (l)
Рис. 9.4. Структурная модель надежности у'-го элемента конвейера 362
Надежностное состояние блока и надежностное состояние его входа определяют влияние данного элемента (блока) на ра ботоспособность всего конвейера, а также, возможно, и других его элементов. Это влияние оказывает выходная величина бло ка (соответствующего данному элементу конвейера), которую будем называть собственно надежностным процессом (НП) Yj(t). При этом существует некоторый надежностный оператор (НО), формирующий значение У/f) в зависимости от Xy(t) и
a f t ) :
(9.1)
Причем значение УДг) может определяться как значениями Ху и cij в момент времени t, так и их значениями в некоторые пред шествующие моменты времени, а также значениями самой ве личины У, в некоторые предшествующие моменты времени. В соответствии с этими свойствами надежностного оператора Gj
различают три вида операторов: логический, временной, с па мятью.
Поскольку надежностные процессы характеризуют измене ние работоспособности объектов, то, считая, что надежностное состояние любых рассматриваемых нами объектов принимает только два значения: объект работоспособен (1) и объект нера ботоспособен (0), в дальнейшем полагаем величины Ху, aj и У, булевыми переменными, принимающими только значения 0 и 1. Операторы Gj являются двоичными операторами, а процессы Xy{t), aj(t) и Yj(t) — переключательными процессами, представ ляющими собой последовательность прямоугольных импульсов единичной высоты, перемежающихся паузами-интервалами ну левых значений процесса.
Характер переключательных процессов X(t), a(t) и Y(t), а также надежностного оператора G (х, а) зависит от свойств кон кретных элементов конвейера и режимов их эксплуатации. Рас смотрим эту зависимость более подробно.
9.2. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА НА ПРОТЕКАНИЕ В НИХ НАДЕЖНОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ
Временной график работы элемента (непрерывный, с пере рывами, периодическое или эпизодическое включение), пред ставленный в виде последовательности импульсов единичной высоты, является одним из входных процессов в надежностной модели этого элемента. Однако это имеет место, если расходо вание ресурса рассматриваемого элемента определяется не ка лендарным временем его эксплуатации, а чистым временем его работы или смежного оборудования.
Если считать условно замену невосстанавливаемого эле мента ленточного конвейера разновидностью восстановитель ной операции, то применительно ко многим элементам деление на восстанавливаемые и невосстанавливаемые не имеет практи ческого значения. Однако наличие или отсутствие резервных элементов влияет на выходной процесс Y(t) и порядок восста новления: предупредительное или аварийное, планируемое или нет, который, в свою очередь, влияет на процесс в блоке эле мента c i j ( t ) (см. рис. 9.4). Планово-предупредительные обслужи вающие воздействия являются одним из входных процессов в надежностной схеме элемента.
Существенным эксплуатационным свойством, присущим в определенной степени большинству элементов ленточных кон вейеров, является наличие резерва времени между отказом эле мента и отказом конвейера по вине этого элемента. В этом слу чае отказ элемента в течение определенного периода времени является неисправностью конвейера в целом, но не его отказом. Резерв времени может быть ограниченным некоторой фиксиро ванной величиной либо может позволять oтлoжиYь устранение отказа элемента до ближайшего простоя конвейера по организа ционным причинам (если устранение отказа не слишком трудо емко) или до ближайшей ремонтной смены, либо даже до бли-
364