МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Юргинский технологический институт (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Кафедра: «Горношахтное оборудование» ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ ТЕОРИЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ • Направление подготовки 21. 05. 04 «Горное дело»
Лекция 1 Рекомендуемая литература 1. Транспорт на горных предприятиях. Под общ. ред. проф. Б. А. Кузнецова. Изд. 2 -е, перераб. и доп. М. : «Недра» , 1976, с. 552 2. Тихонов Н. В. Транспортные машины горнорудных предприятий. Учебник для вузов. 2 -е изд. перераб. и доп. М. : «Недра» , 1985, с. 336 3. Галкин В. И. , Шешко Е. Е. Транспортные машины: Учебник для вузов. М. : Издательство «Горная книга» , Издательство МГГУ, 2010, 588 с. 4. Справочник. Подземный транспорт шахт и рудников. Под общей ред. Г. Я. Пейсаховича, И. П. Ремизова. М. : Недра, 1985, 565 с. 5. 2
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУЗАХ Грузы бывают насыпные (массовые) и единичные (штучные). К насыпным грузам относятся: полезное ископаемое, порода и закладочные материалы. Они составляют основной грузопоток на горном предприятии. К единичным грузам относят, машины и их части, оборудование, лес в связках, материалы в ящиках или контейнерах, жидкости в резервуарах и др. Перемещаемых по выработкам людей относят к особым грузам. Насыпные грузы характеризуются плотностью, углом естественного откоса, кусковатостью, абразивностью, крепостью и др. свойствами. Основные свойства насыпных грузов. Плотность - (насыпная плотность) - отношение массы вещества к его объёму (т/м 3 или кг/м 3). Плотность руды – 1, 8… 2, 8 т/м 3, угля – 0, 85… 1, 0 т/м 3, пустой породы 1, 5… 1, 8 т/м 3. Коэффициент разрыхления – Кр = ’ / , где ’ – плотность в целике. Для угля, руды и породы Кр =1, 5… 1, 6. Угол естественного откоса - 0 - угол, образованный боковой поверхностью свободно насыпанного штабеля сыпучего материала с горизонтом. Для руды – 0 = 40… 50 , для угля – 0 = 30… 45. При встряхивании угол естественного откоса уменьшается - дв = 0, 7 0. Влажные материалы имеют большой угол естественного откоса по сравнению с сухими. 3
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУЗАХ Кусковатость или гранулометрический состав - количественное соотношение частиц по крупности. По однородности грузы различают: сортированные amax/ amin<2, 5 и рядовые amax/ amin>2, 5. Для сортированных грузов По размеру кусков горная масса считается: крупнокусковой > 300 мм; среднекусковой - 100… 300 мм; мелкокусковой – 10… 100 мм; зернистой – 0, 5… 10 мм; пылевидной < 0, 5 мм. Абразивность (истирающая способность) – свойство частиц насыпного груза оказывать истирающее воздействие на контактирующую с ним поверхность в процессе движения. На абразивность влияет твердость, форма и размеры частиц. Различают четыре группы абразивности: А - неабразивные; В – малоабразивные; С – среднеабразивные; D – высокой абразивности. Также, важными характеристиками насыпных грузов являются влажность, липкость, слеживаемость, смерзаемость. 4
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУЗАХ Единичные грузы характеризуются размерами, массой, формой, пожаро- и взрывоопасностью. Общие требования к транспортным машинам и комплексам: обеспечение заданных технических показателей по производительности, расстоянию транспортирования и углу наклона; соответствие транспортных установок и технологического оборудования, эксплуатируемых совместно; высокие экономические показатели; безопасность эксплуатации; повышенная надежность работы. Специфические особенности условий работы горного транспорта: - стесненность работы в подземных условиях (требование - минимальные габариты); - подвижность транспортного оборудования, вызванная необходимостью перемещения транспортных установок вслед за подвиганием добычных и подготовительных забоев (требование - быстрота и удобство закрепления привода, ограниченный вес и размеры секций, надежность и быстроразъемность соединений отдельных секций или возможность перемещения на новую линию без разборки); - сравнительно большие расстояния перемещения грузов (до 5 км и более) и разветвленность транспортных магистралей; - многозвенность транспорта, чередование в одной транспортной магистрали устройств непрерывного (конвейерного) и периодического (рельсового) действия. 5
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 2 КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН По назначению - для транспортирования насыпных грузов; для транспортирования штучных грузов; для перевозки людей. По принципу действия - непрерывного действия, когда груз прибывает к месту назначения, непрерывным потоком; периодического (циклического) действия, когда груз пребывает через некоторые интервалы времени. По способу транспортирования - скольжением (по почве, желобу и т. п. ); на грузонесущих органах (ленты, ковши и др. ), относительно которых груз неподвижен; в сосудах (вагонетки, автомобили и др. ); в среде (вода, воздух). По конструктивному признаку - конвейеры (скребковые, ленточные, пластинчатые, винтовые, вибрационные, ковшовые и др. ); пневматические и гидравлические установки; подвесные воздушно-канатные дороги; установки для самокатного движения вагонеток, скреперные установки для откатки канатом по рельсовым путям; локомотивный транспорт; транспорт с самоходными вагонетками. К вспомогательному оборудованию относятся перегружатели, бункерные затворы, опрокидыватели, компенсаторы высоты, толкатели, путевые устройства для установки и регулирования хода вагонеток (специальное оборудование подземного транспорта). К транспортным машинам относят также шахтные погрузочные, погрузочнотранспортные, скреперные и закладочные машины. 6
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 3 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО ТРАНСПОРТА Возникновение подземного транспорта в России относится к раннему периоду разработки полезных ископаемых. Первый проект транспортной установки (канатной откатки) был выполнен в 1752 году. Ряд крупных работ по механизации транспорта принадлежит видному гидротехнику К. Фролову, использовавшему в качестве привода машин водяные колеса. В 1764 г. он на одной из фабрик Алтая от центрального привода пустил в движение вагонетки для обслуживания обогатительных агрегатов. В 1833 г. на Нижне-Тагильских заводах крепостные Ефим и Мирон Черепановы построили первые в России паровоз и соорудили небольшую железную дорогу. С именем Ярославцева связан подъем груза цепным элеватором (1837 г. ), а с именем А. Лопатина - транспортирование песка ленточным конвейером (1861 г. ). русский академик Б. Якоби в 1838 г. применил электродвигатель для речного суда, а Ф. Пироцкий в 1880 г. - для рельсового вагона. В подземных условиях транспортирование грузов конвейерами и электровозами применяют с 1905 -1907 г. г. Имеются и другие данные, подтверждающие приоритет русских умельцев и инженеров в создании машин промышленного и рудничного транспорта. Несмотря на это в старой России подземный транспорт был практически не механизированным и в основном производился мускульной силой. Так, в Донбассе работал лишь один контактный электровоз и один бензовоз. 7
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 3 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО ТРАНСПОРТА После гражданской войны в восстановительный период (до 1928 г. ) начинают выпуск отечественного транспортного оборудования: скреперных установок, качающихся конвейеров; лебедок и электровозов. Первый период трех довоенный пятилеток (1928 -1941 г. г. ) характеризуется организацией серийного выпуска горношахтного, в том числе транспортного оборудования на базе созданной горной машиностроительной промышленности. В предвоенные годы была поставлена задача перейти от механизации отдельных операций к комплексной механизации всех производственных процессов. После Великой Отечественной войны происходит стремительный рост механизации всех производственных процессов, что обуславливает не только количественные, но и качественные сдвиги в подземном транспорте. Ныне отечественная промышленность серийно выпускает широкую номенклатуру оборудования, необходимого для механизации не только основных, но и вспомогательных операций во всех звеньях транспорта, начиная от забоев и кончая погрузочными бункерами на поверхности. За последнее десятилетие были проведены большие работы по механизации транспорта при строительстве подземных сооружений и шахт: полностью завершена механизация откатки грузов по горизонтальным и наклонным выработкам, завершена механизация маневровых работ на погрузочных и обменных пунктах, созданы мощные 20 -25 -тонные контактные электровозы с гидроуправлением, большегрузные вагонетки, думперы, бункерные поезда, мощные скреперные установки и т. д. 8
Лекция 1 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 1. 3 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГОРНОГО ТРАНСПОРТА Усовершенствованием существующих и созданием новых транспортных машин заняты многие проектно-конструкторские организации и специализированные заводы. Выполнена стандартизация и типизация всего основного транспортного оборудования. В настоящее время научные работы в области подземного транспорта выполняются широкой сетью отраслевых научно-исследовательских и учебных институтов, применяющих современные методы теоретического анализа и экспериментальной техники. Практическим итогам выполняемых исследований, используемых проектно-конструкторскими и строительными организациями, а также заводами являются исчерпывающие характеристики режимов работы транспортных машин, данные о действующих нагрузках, методика расчетов и выбора рациональных их параметров, все необходимые расчетные коэффициенты, рекомендации по транспортным схемам и процессам и т. д. 9
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 1 Понятие «грузопоток» . Виды грузопотоков. Грузопоток (синонимы - производительность, расход) - это количество груза, проходящее через поперечное сечение транспортной установки (горной выработки) в единицу времени. Грузопоток может измеряться в единицах массы (в тоннах) или - объема (в м 3) в минуту, час, смену. Приняты обозначения: Qсм - сменный грузопоток, т/см (м 3/см); Q - часовый грузопоток (производительность), т/ч; а - минутный грузопоток, т/мин. При измерении в объемных единицах - V, м 3/мин (м 3/ч) V = Q / , 3. где - плотность в насыпке т/м Грузопоток формируется в очистных и подготовительных забоях шахты, рудника, карьера. Величина его в каждый момент времени "случайна", т. к. зависит от горно-технических и организационных факторов. Поэтому грузопоток характеризуется мгновенным и средним значениями. Мгновенная производительность – Qмгн = dm / dt. Средняя производительность - Qср = М / t. Коэффициент использования транспортной установки по производительности: Кп = Qср / Qмгн < 1. Рис. 2. 1 10
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 2 Принцип выбора транспортной машины по грузопотоку. Транспортная машина должна удовлетворять условию: Qт Qр, где Qт - теоретическая (паспортная) производительность транспортной машины: (способы определения изложены ниже); Qр - расчетный грузопоток, т. е. максимальная величина поступающего грузопотока. Все методы экспериментального определения функции Q(t) приводит к некоторому ступенчатому графику (рис. 2, 2, б), т. е. к усредненной картине, в которой максимальный грузопоток изменяется в сравнении с истинным: Q’’max<Qmax, (рис. 2. 2 в), Qср практически остается постоянным. Таким образом, чем больше интервал , тем меньше Qmax и в конечном итоге Кн также зависит от мерного интервала . Эта зависимость имеет приближенно следующий вид: где Кн 2, Кн 1 - коэффициенты неравномерности, измеряемые интервалом и 1. Рис. 2. 2 11
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 2 Принцип выбора транспортной машины по грузопотоку. В качестве стандартного минимального интервала принимают = 1 мин, чему соответствует стандартное (минимальное) значение коэффициента неравномерности Кн. Обычно интервал = 1 мин используют при проверке пропускной (приемной) способности конвейера. Другой характерный интервал - продолжительность движения груза вдоль конвейера, мин. Рис. 2. 3 Его используют при нахождении коэффициента неравномерности для тягового расчета конвейера. Если = tсм, то получаем Кн = Кмс - коэффициент междусменной неравномерности. В большинстве практических расчетов он принимается равным 1, 25. 12
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 2 Принцип выбора транспортной машины по грузопотоку. 2. 2. 1. Расчет по данным экспериментальных замеров Пусть выполнено n замеров грузопотока в течение смены (мерный интервал ); Q 1, Q 2, . . . , Qn, необходимо найти общий грузопоток Qср и Кн. По общим правилам расчета средних значений Предполагаем, что случайные значения Q распределены по нормальному закону. Плотность вероятности имеет вид => Известно, что вероятность попадания СВ (случайной величины) на заданный интервал (Q 1, Q 2) равна площади под кривой плотности распределения f(Q): f(Q) - плотность вероятности Рис. 2. 4. Для нормального закона распределения где - среднеквадратическое отклонение. 13
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 2 Принцип выбора транспортной машины по грузопотоку. 2. 2. 1. Расчет по данным экспериментальных замеров Таким образом, задавшись Р , мы найдем Qmax по формуле: где - квантиль нормального распределения, зависящий от принятой вероятности. Разделив на Qср, получим Обычно = 2. . . 3. 14
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 3 Действия над грузопотоками Среди многих действий рассмотрим лишь некоторые, необходимые нам для решения практических задач: - слияние потоков; - усреднение потока при прохождении по конвейеру; усреднение потока при прохождении через бункер. 2. 3. 1 Пусть в некоторой точке транспортно-механической цепи происходит слияние n потоков с характеристиками: среднее - Qср1, Qср2, . . . , Qсрn, коэффициент Кн 1, Кн 2, . . . , Кнn, найти характеристики грузопотока на выходе: Qср , Кн Считаем, что грузопотоки являются независимыми случайными величинами с дисперсиями: 12, 22, . . . , n 2. Поэтому Рис. 2. 5 для i-го потока 15
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 3 Действия над грузопотоками Подставив в выражения В случае, когда потоки одинаковы Qср1 = Qср2 =. . . = Qср, Кн 1 = Кн 2 =. . . = Кн, получим: 2. 3. 2. При прохождении по конвейеру максимальная загрузка конвейера определяется с учетом времени движения груза вдоль несущего полотна 16
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 3 Действия над грузопотоками 2. 3. 3 Усреднение потока при прохождении через бункер Различают усредняющий и аккумулирующие бункеры. Усредняющий называют, когда а 1. max > a 2. max и установлен по схеме Вместимость бункера определяют по формуле: Рис. 2. 6 где Qэ - эксплуатационная производительность подбункерного конвейера; Кб. у - расчетный коэффициент, принимается по таблицам и изменяется в пределах 0, 004 - 0, 165. Пример аккумулирующего бункера у очистного забоя: Назначение: аккумулировать грузопоток при аварийной остановке подбункерного конвейера. Вместимость промежуточного бункера: Еак с Qсм, где с - расчетный коэффициент изменяется в пределах 0, 08 - 0, 27. Вместимость бункера под околоствольным двором: Еак = 40 + 0, 08 Qсут Рис. 2. 7 для скипового ствола на конвейеризированных шахтах Еак 0, 15 Qсм 17
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 4 Производительность транспортных устройств периодического действия Если груз транспортируется составами, состоящими из Z вагонеток, вмещающих G (кг) каждая, и число циклов оборотов состава в час равно n, то производительность установки: т/час Если известен интервал движения между составами tц (сек), то т/час tц = K ц tp где Kц - коэффициент неравномерности времени цикла, Kц > 1; tp - среднее время одного рейса tp = tдв. х + tдв. г + , или где tдв. х, tдв. г - продолжительность движения порожняком и с грузом, сек; Lx, Lг - длина транспортирования при холостом и рабочем ходе; Vх. cp, Vг. cp - средняя скорость движения холостого и рабочего хода, м/сек; - суммарная пауза за рейс. 18
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 4 Производительность транспортных устройств периодического действия Из формулы следует: принятой средней скорости движения состава с увеличением длины транспортирования возрастает tр, и следовательно, для достижения той же производительности должно быть увеличено число вагонеток в составе Z или грузоподъемность G, или и то и другое. Если число одновременно курсирующих составов равно N, а продолжительность рейса tр (сек), то 19
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 5 Паспортная производительность транспортных устройств непрерывного действия по емкости грузонесущего органа q - масса груза, приходящийся на единицу длины установки; кг/м Секундная производительность равна произведению: кг/сек т/час Характерные случаи: 2. 5. 1 Груз с плотностью в насыпке (т/м 3) движется непрерывной струей, сечение которой F (м 2), тогда q = F · (т/м) или q=1000 · F · (кг/м) т/час 2. 5. 2. Груз перемещается в желобе (скребковый конвейер или винтовой конвейер), сечение которого Fо (м 2), а коэффициент наполнения , тогда кг/м т/час 2. 5. 3. Груз перемещается в ковшах, емкостью io (л) с коэффициентом наполнения и расстоянием между ковшами a (м), тогда кг/м т/час 20
Лекция 2 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ГРУЗОПОТОКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 2. 5 Паспортная производительность транспортных устройств непрерывного действия по емкости грузонесущего органа 2. 5. 4. При откатке бесконечным канатом, и массе груза в вагонетке G (кг), расстоянии между вагонетками а (м) кг/м т/час 21
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 1 Сущность эксплуатационных расчетов транспортных машин Известны технические данные установки. Для заданных горнотехнических условий требуется определить Qт - техническую (паспортную) производительность как функцию от длины этой установки или длины транспортирования. Задача сводится либо к определению погонной массы q = qто + qгр, при которой достигается предел прочности тягового органа, либо к определению предела мощности двигателя при постоянной длине l = const. (qто - погонная масса тягового органа, qгр - погонная масса груза). При полном использовании мощности двигателя или прочности тягового органа увеличивая длину тягового органа, достигается такое её значение lx, при которой возможна работа только вхолостую. При длине l < lx можно иметь полезную загрузку qгр, которая увеличивается с уменьшением l. АВС - зависимость Qт от l с учетом ограничений как по силовым факторам, так и по емкости грузонесущего органа. Рис. 3. 1 22
Лекция 3 2. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 1 Сущность эксплуатационных расчетов транспортных машин В паспортах транспортных установок кривые виды АВС называют «графиком применимости» и вычерчивают обычно в других координатах. Так, например, для конвейерных установок они имеют вид: , град Рис. 3. 2 Зависимость длины конвейера 2 Л 100 У от угла установки и эксплуатационной нагрузки. Мощность привода – 220 к. Вт; скорость ленты – 2, 5 м/с 23
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 2 Потребная (необходимая) мощность транспортирования Известно, мощность установки, это работа совершаемая в единицу времени, т. е. N=A/t, Н·м/с ; работа есть сила, развиваемая на пути L, , т. е. А=F · L, Н. м; Таким образом, в общем случае: N=F · L / t = F · , Н · м/с где - скорость перемещения в м/с. При измерении мощности в к. Вт с учетом потерь при передаче мощности в электромеханических цепях к. Вт где - коэффициент полезного действия. Для привода транспортных машин используют, как правило, электродвигатели асинхронные и редко синхронные. В формуле F - эквивалентное тяговое усилие, с которым двигатель нагревается до такой же температуры, как и при действительном режиме работы за то же время. 24
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 2 Потребная (необходимая) мощность транспортирования Рис. 3. 3 Нагрузочные диаграммы двигателей а - при циклическом режиме работы; б - для длительного режима с постоянной нагрузкой. Режим на рис. 3. 3 а характерен для локомотивного транспорта, концевых канатных откаток, подвесных монорельсовых дорог, скреперных установок. В рассматриваемом случае эквивалентное усилие F определяется как среднеквадратичное значение за цикл нагрузки (рейс, период, цикл) Н где - суммарная продолжительность остановок за цикл, с. 25
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 2 Потребная (необходимая) мощность транспортирования c 1 = 2, 5 3 – коэффициент, учитывающий непропорциональное увеличение силы тока при пуске для короткозамкнутых двигателей (он равен отношению кратности пускового тока к кратности пускового момента; для двигателей с фазным ротором c 1 = 1); c 2 = 0, 25 0, 35 – коэффициент, учитывающий ухудшение условий охлаждения при остановке для двигателей с самовентиляцией (для двигателей с принудительной вентиляцией c 2 1). Режим на рис. 3. 3 б характерен для всех видов конвейерного транспорта. Двигатель выбирают по нагреву и расчет ведут только по тяговому усилию F = F 02 в установившемся режиме к. Вт при отрицательном F (тормозной режим) к. Вт где ном - номинальная скорость тягового органа, м/с; Креж = 0, 7 1, 2 - коэффициент режима. 26
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 3 Сила тяги для перемещения сосредоточенных грузов 3. 3. 1. Перемещение по горизонтали с постоянной скоростью (рис. 3. 4) При перемещении груза скольжением, сила тяги F = W = N · f = Gбр · f = (G + Go) · f где G, Go, Gбр - вес груза (нетто), мертвый вес (тара), общий вес (брутто); f - коэффициент трения скольжения. При перемещении груза любым способом (рис. 3. 5): на колесах, катках, роликах Рис. 3. 4 F = W = N · = Gбр · , где - коэффициент сопротивления движению. Формально f - определяется состоянием трущихся поверхностей; - зависит от диаметра колес, типа подшипников. Рис. 3. 5 27
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 3 Сила тяги для перемещения сосредоточенных грузов 3. 3. 2 Перемещение по наклонной плоскости с постоянной скоростью В соответствии с принципом Д'Аламбера уравнение равновесия сил будет иметь вид: F–T–W=0 откуда F = W + T = N · + Gбр · sin = = · Gбр · cos + Gбр · sin = = Gбр · ( · cos + sin ). При движении вниз (рис. 3. 7): F + T – W = 0, F = W – T = Gбр · ( · cos - sin ) Рис. 3. 6 Объединяя оба случая вместе имеем: F = Gбр( · cos sin ), - вверх – - вниз Из условия F = 0, определяется угол равновесия: tg p = Рис. 3. 7 28
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 3 Сила тяги для перемещения сосредоточенных грузов 3. 3. 3 Перемещение по наклонной плоскости с переменной скоростью F = Fст + Fдин , где Fст - статическая составляющая; Fдин - динамическая составляющая: Fдин = m · a, где a - ускорение (с учетом знака), м/сек 2; m - масса всех движущихся и вращающихся частей, приведенная к точке приложения силы тяги F кг·сек 2/м где - коэффициент учета инерции вращающихся частей (колеса, маховики, роторы двигателей и т. п. ); = 1, 06 - для состава вагонеток и локомотивов, так что 1 - для прочих установок, так что В результате: 29
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 3 Сила тяги для перемещения сосредоточенных грузов 3. 3. 4 Перемещение состава вагонеток по наклонному пути (рис. 3. 8. ) Рис. 3. 8 3. 3. 5 Перемещение состава при локомотивной откатке Так как 5 , то cos 1, а sin = tg = i , кг 30
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 4 Сила тяги для перемещения гибкого тягового органа и натяжения в его сечениях 3. 4. 1 Сила тяги для перемещения отрезка, прямолинейного в плане Исходные данные: - длина участка тягового органа, м q - погонная масса груза (кг/м); qo - погонная масса тягового органа (кг/м); , о - коэффициент сопротивления движению груза и тягового органа, соответственно; - угол наклона, град; а - ускорение, м/с2. Рис. 3. 9 Требуется определить F 2 - силу тяги, равную разности натяжений (S 2 - S 1). Масса полезного груза – G = l · q, кг. Масса тары – Go = l · qo, кг. В общем случае, когда о, аналогично определению силы тяги для сосредоточенного груза: Если = о, то 31
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 4 Сила тяги для перемещения гибкого тягового органа и натяжения в его сечениях 3. 4. 2 Сила тяги для перемещения отрезка, криволинейного в плане Криволинейные участки на транспортной установке с гибким тяговым органом (лента, цепь, канат) образуются в следующих случаях: - при огибании тяговым органом вращающихся на оси барабана, звездочки или блока (рис. 3. 10 а); - при огибаниии тяговым органом неподвижной криволинейной направляющей (рис. 3. 10 б) или батареи расположенных на кривой стационарных роликов (рис. 3. 10 в). При огибании тяговым органом блока или барабана общее сопротивление и, следовательно, возрастание натяжений на выходе обуславливается жесткостью сгибаемого при набегании и разгибаемого при сбегании тягового органа и, а также сопротивлением вращению в ступице барабана, звездочки или блока. Рис. 3. 10 Способы образования криволинейных участков 32
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 4 Сила тяги для перемещения гибкого тягового органа и натяжения в его сечениях Величина всех этих сопротивлений пропорциональна натяжению тягового органа (рис. 3. 10 а): где K - коэффициент пропорциональности увеличения натяжения при огибании тяговым органом блока или барабана; для практических расчетов: K = 1, 01. . . 1, 02 - для приводных барабанов ленточных конвейеров; K = 1, 1. . . 1, 15 - для цепей приводных звездочек; K = 1, 05. . . 1, 07 - на отклоняющих или натяжных головках конвейеров. При огибании криволинейной направляющей натяжение тягового органа возрастает не только в результате сопротивлений от жесткости тягового органа, но и вследствие сил вредного сопротивления по известному показательному закону (формула Эйлера для нерастяжимой нити) (см. рис. 3. 10 б, в) где - коэффициент трения тягового органа на криволинейном участке; - угол обхвата тяговым органом криволинейного участка (центральный угол), в радианах, 33
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 5 Общее тяговое усилие и натяжения в транспортной установке с гибким тяговым органом Определение общего тягового усилия приводного блока (приводных двигателей) "методом расчета по контуру" или "методом обхода по характерным точкам тягового контура" (рис. 3. 11) Рис. 3. 11. Схема к определению общего тягового усилия Правило расчета: натяжение тягового органа в каждой последующей точке тягового контура возрастает на величину потребной силы тяги на участке между этими точками, т. е. : где Si, Si-1 - натяжение в точках i, (i-1); F(i-1) i - потребная сила тяги на участке от i до i-1; . 34
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 5 Общее тяговое усилие и натяжения в транспортной установке с гибким тяговым органом Обход по контуру начинают с точки минимального натяжения. 35
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа Диаграммой называют график натяжений тягового органа как функцию расстояния, отсчитываемого по траектории движения от точки сбегания с привода до рассматриваемого сечения. Рис. 3. 12 Диаграмма натяжения 36
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 37
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 38
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 39
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 40
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 41
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 42
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 6 Диаграммы натяжения гибкого тягового органа 43
Лекция 3 3. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ И ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН 3. 7 Расчеты на прочность Прочность тяговых элементов (канаты, ленты, цепи, сцепные устройства и т. п. ) оценивают запасом прочности по разрывному усилию от действия максимальной нагрузки где [m] - нормируемый запас прочности; Sраз - разрывное усилие тягового органа; Smax - ожидаемое максимальное натяжение в тяговом органе. Нормативный запас прочности определяется на основе анализа многолетней практики эксплуатации и учитывает действительный характер нагрузки. Расчет на прочность всегда имеет две стороны: расчет исходных нагрузок и определение соответствия фактического запаса прочности нормируемому. 44
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 1 Общие сведения Тяговые органы служат для передачи тягового усилия от привода транспортной установки грузонесущим элементам или непосредственно грузу и по конструктивному признаку могут быть: цепные, ленточные, канатные, колесные, штанговое, качающиеся или вибрационные. В гидропневмотранспортных установках функции тяговых органов выполняет рабочая среда (соответственно вода или сжатый воздух). В последнее время интерес проявлен к тяговой способности электромагнитными силами. 45
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 2 Способы передачи тяговых усилий Силы тяги могут передаваться с помощью: зацепления зубьев ведущей звездочки с цепями или зубчатой рейкой (скребковые, пластинчатые, ленточно-цепные конвейеры, цепные элеваторы, компенсаторы высоты, некоторые типы толкателей); фрикционных сил трения между барабаном и гибким тяговым органом (ленточные и ленточно-канатные конвейеры, канатные установки с бесконечнозамкнутым канатом); фрикционных сил сцепления тяговых колес с рельсом, почвой или монорельсом (локомотивы, автосамосвалы и самоходные вагоны, погрузочные и погрузочно-транспортные машины и другие самоходные установки); сил инерции - в качающихся, вибрационных конвейерах и питателях; рабочей средой (лобовым давлением воды или воздуха) - в гидро- и пневмотранспортных установках; магнитной силы - в установках с линейными индукционными двигателями, с магнитными и электромагнитными промежуточными приводами; гравитационных сил - в самодействующих установках гравитационного транспорта. 46
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 3 Особенности передачи тягового усилия зацеплением Отличительной особенностью всех цепных тяговых органов является неравномерность их движения, вызываемая изменением величины мгновенного радиуса вращения, по которому цепь огибает приводную звездочку за период зацепления, т. е. за время поворота ее на центральный угол о, соответствующий одному звену или шагу Рис. 4. 1 Схемы к определению кинематических и динамических параметров тяговой цепи: а - взаимодействие цепи со звездочкой; б - диаграмма изменения скорости (v) и ускорения (а) тяговой цепи во времени. 47
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 3 Особенности передачи тягового усилия зацеплением В начале зацепления (точка 1) при t = 0 v 1 = Ro cos o/2, в середине периода зацепления при t = o/2 v 2 = Ro, в конце зацепления при t = o или в общем виде v 3 = Ro cos o/2, v = Ro cos( t - o/2), м/с 48
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 3 Особенности передачи тягового усилия зацеплением Дифференцируя это выражение по времени, получим ускорение цепи , м/с2 Максимальная амплитуда величины ускорения цепи достигается при t = 0 и при t = o, т. е. в начале и конце зацепления. 49
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 3 Особенности передачи тягового усилия зацеплением Неравномерность движения тяговых цепей сопровождается возникновением в них динамических усилий: где m = L(q + 2 qo)Куч - приведенная масса поступательно движущегося груза и цепей (Куч = 0, 3. . . 0, 5 для скребковых конвейеров, Куч = 0, 3. . . 0, 9 для пластинчатого конвейера, Куч = 1 - для ковшовых элеваторов); Kдин - коэффициент динамичности; L - длина транспортной установки. Динамические усилия вследствие их многократного (апериодического) приложения к тяговым цепям приводят к их усталостному разрушению. Возможны также резонансные явления, устранение которых осуществляют путем изменения длины установки, заменой цепи с новым шагом или заменой ведущей звездочки с новым количеством зубьев. 50
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 4 Теория передачи тягового усилия трением Основной задачей в рассматриваемом случае является определение минимального натяжения ленты но условию отсутствия срыва сцепления (минимально допустимое натяжение по сцеплению Sсц. min). Фактическое тяговое усилие Fо, передаваемое за счет сил трения тяговому органу, равно разности натяжении набегающей Sнб и сбегающей Sсб ветвей, т. е. : Fо = Sнб – Sсб Если Fо положительно, то при срыве сцепления лента останавливается, а барабан или барабаны продолжают вращаться, что равноценно скольжению ленты по неподвижному барабану (рис. 4. 2 б) или барабанам (рис. 4. 2 д) в обратную сторону. Рис. 4. 2 Схемы к определению минимально допустимого натяжения по сцеплении 51
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 4 Теория передачи тягового усилия трением Если сделать допущения, что коэффициент трения но дуге обхвата не изменяется, лента невесома и не имеет жесткости, то используя формулу Эйлера можно записать: или Подставляя эти выражения в предыдущую формулу получим или Тогда натяжение в сбегающей ветви или Это выражение дает натяжение на момент срыва ленты в пробуксовку. Чтобы срыва не было Sсб нужно увеличить. Тогда где Кт = 1, 3 1, 4 – коэффициент запаса тяговой способности привода. 52
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 4 Теория передачи тягового усилия трением Из формулы следует, что тяговая способность привода с гибким тяговым органом зависит от натяжения сбегающей ветви, угла обхвата и коэффициента сцепления: С увеличением этих параметров тяговая способность привода увеличивается. Однако увеличивать тяговую способность привода за счет увеличения натяжения тягового органа экономически невыгодно, т. к. это приводит к необходимости повышения прочности и, следовательно, массы и стоимости тягового органа. Поэтому основным средством повышения тяговой способности привода с гибким тяговым органом может служить увеличения угла обхвата и коэффициента сцепления . 53
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 5 Физические основы передачи тягового усилия сцеплением Сцеплением - называют сопротивление сдвигу приводного колеса относительно опоры, к которой оно прижатием или иным способом. Природа сил сцеплений является сложной и еще не вполне изученной. Рассмотрим процесс образования силы тяги на примере одного приводного колеса. Под действием момента Мдв колесо стремится повернуться вокруг оси О (рис. 4. 3). Однако такому вращению препятствует сила сцепления Fсц, образующаяся в точке А касания колеса и опоры под действием силы прижатия. Представим момент Мдв парой сил Fк приложенных в точках А и О с плечом, равным радиусу круга качения R. Эта пара сил стремится сдвинуть точку А обода колеса относительно опоры, чему препятствует возникающая сила трения (сцепления) Fсц, внешняя по отношению к ободу колеса. Если сила Fк не превзойдет некоторой предельной величины, Fсц. max то точка А колеса оказывается в каждый момент времени неподвижной относительно опоры и является, таким образом, Рис. 4. 3 Схема сил, мгновенным центром вращений. действующих на При приводное колесо где к - коэффициент сцепления колеса с опорой. 54
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 5 Физические основы передачи тягового усилия сцеплением Физическая природа сил сцепления в точке контакта колеса с опорой не достаточно изучена. Однако общепризнанным на сегодняшний день является представление коэффициента сцепления как функции скорости скольжения с наличием двух зон скольжения: упругого и комбинированного (см. рис. 4. 4) Кроме того к зависит от фрикционного состояния рельсового пути (например, максимальный коэффициент сцепления о на сухих чистых рельсах с подсыпкой песка равен 0, 24, а на влажных с примесью угольной мелочи - 0, 12 Рис. 4. 4 Зависимость коэффициента сцепления от скорости скольжения vск 55
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 6 Теория передачи тягового усилия колебаниями Передача тягового усилия грузу посредством колебаний или вибраций осуществляется в качающихся и вибрационных конвейерах, питателях, а также в некоторых типах погрузочных машин и бункерных поездах. В качающихся установках груз скользит по грузонесущему элементу без отрыва от него; в вибрационных - груз отрывается от грузонесущего элемента и перемещается микробросками. Для перемещения частицы груза по грузонесущему элементу, совершающему возвратно-поступательное движение или колебания в плоскости его наклона к горизонту (рис. 4. 5), необходимо, чтобы при прямом ходе, т. е. при движении грузонесущего элемента в том же направлении, в каком перемещается груз, частица груза удерживалась за счет сил трения и приобретала скорость, равную скорости грузонесущего элемента, а при обратном ходе - скользила по поверхности грузонесущего элемента по инерции, расходуя при этом запасенную при совместном движении с ним кинетическую энергию на преодоление сопротивлений, возникающих при скольжении. Рис. 4. 5 Схема сил, действующих на частицу груза у качающегося питателя. 56
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 6 Теория передачи тягового усилия колебаниями Движение груза при прямом ходе возможно, если: Fтр Fин G·sin Груз будет скользить в прямом направлении только тогда, когда сумма силы инерции и тангенциальной составляющей силы тяжести (G·sin ) по абсолютной величине больше силы трения Fтр. В реальных условиях возможен частичный откат груза в обратном направлении (см. рис. 4. 6). Рис. 4. 6 Диаграмма изменения скоростей грузонесущего органа и груза инерционной транспортной установки. 57
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 6 Теория передачи тягового усилия колебаниями При колебании грузонесушего элемента в плоскости, наклонной под углом к направлению транспортирования (рис. 4. 7), нормальное давление груза на грузонесущий элемент изменяется в зависимости от направления колебания, т. е. или Так как ускорения при движении вверх и вниз не равны, то груз может перемещаться, в отличие от предыдущего случая и при симметричных колебаниях грузонесущего элемента. Рис. 4. 7 Схема сил, действующих на груз при колебательном движении полотна под углом в направлении транспортирования 58
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 6 Теория передачи тягового усилия колебаниями Транспортные установки, работающие без подбрасывания материала (а·sin < q) называются качающимися, а с подбрасыванием материала (а·sin > q) - сотрясательными и вибрационными. Работа таких установок характеризуется коэффициентом режима К, величина которого определяется из выражения: где - угловая скорость возбудителя колебаний, Z - амплитуда колебаний. Для качающихся конвейеров K < 1, для вибрационных - K = 1, 2 3, 5. 59
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 7 Физическая сущность процесса транспортирования грузов рабочей средой К транспортным устройствам, в которых передача тягового усилия осуществляется с помощью жидкой или газообразной среды относятся гидропневмотранспортные установки. В этих установках транспортируемый груз, находящийся во взвешенном состоянии в жидкой или воздушной среде, перемещается вместе со средой по желобам или трубам. Принцип транспортирования груза в рабочей среде основан на том, что любое тело, помещенное в поток рабочей жидкости или газа, испытывает с его стороны давление тем большее, чем больше скорость движения этого потока. В общем случае величина лобового давления Рл, (рис. 4. 8) потока на частицу находящегося в нем материала может быть выражена формулой Ньютона: Рл = (К 1· о· · vo · d + К 2 · о · vo 2 · d 2) · g, H где К 1 и К 2 - коэффициенты гидравлического сопротивления движению соответственно при ламинарном и турбулентном обтекании; о = vo /g - плотность среды; = vcp · d / Rc - кинематический коэффициент вязкости среды, м 2/с; Rc - критерий Рейнольдса; vo - относительная скорость частиц, м/с; d - приведенный диаметр частицы, м. Рис. 4. 8 60
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 8 Передача тягового усилия электромагнитным способом Транспорт на горных предприятиях с использованием электромагнитных сил сравнительно новая область, еще не вышедшая из стадии опытно-промышленной проверки. 61
Лекция 4 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ТЯГОВЫХ СИЛ В ТРАНСПОРТНЫХ МАШИНАХ 4. 8 Передача тягового усилия электромагнитным способом При передаче тягового усилия с помощью электромагнитных полей последние могут воздействовать либо непосредственно с помощью "бегущего поля" индукционного промежуточного привода либо с помощью постоянных магнитов, промежуточных приводов, установленных под грузонесущей ветвью обычного ленточного конвейера или на локомотиве. Тяговое усилие, создаваемое магнитным промежуточным приводом при постоянном коэффициенте трения между магнитами и лентой или рельсами зависит от магнитной силы прижатия к последним магнитам промежуточного привода. 62
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 1 Общие сведения о гравитационном транспорте При самотечном (гравитационном) транспорте груз скатывается, скользит по наклонной плоскости или свободно падает под действием силы тяжести. В качестве наклонной плоскости используется почва или стенки наклонных выработок, деревянные настилы, стальные листы, металлические желоба или трубы. Иногда наклонную плоскость в виде специального спуска размещают в вертикальной трубе. Достоинства: простота, отсутствие электромеханического оборудования, большая производительность, возможность использования транспортных выработок для накопления груза. Недостатки: возможность транспортирования только одного вида груза, значительный износ транспортных устройств и выработок, измельчение груза, зависимость работы от свойств груза в климатических условиях. На шахтах самотечный транспорт широко применяют для доставки в забоях, для спуска по скатам, печам, рудоспускам, гезенкам и др. , в комплексе поверхности и на обогатительных фабриках - для передачи груза с верхних этажей на нижние, для направления потока сыпучего материала на погрузочных и перегрузочных пунктах. Самотечный транспорт прост и дешев, его применяют всюду, если нет ограничений, связанных со снижением качества груза или необходимостью регулирования грузопотоков. 63
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 2 Расчет самотечного транспорта сводится к определению минимального угла наклона плоскости, по которой возможно устойчивое перемещение груза без приложения внешнего усилия На частицу груза, скользящую по плоскости, наклонной к горизонту под углом (рис. 5. 1) действуют следующие силы: вес G, нормальная реакция плоскости на частицу груза N = G·cos , сила трения W = N·f (f - коэффициент трения частицы о плоскость). Составляющая веса G·sin стремиться скатить частицу груза с наклонной плоскости, а сила трения - удержать частицу. Таким образом условие скольжения частицы имеет следующий вид: G·sin N·f или G·sin (G·cos )·f откуда tg > f Для надежности следует увеличивать на 5 10 по сравнению с минимальными значениями углов, приведенных ниже. Рис. 5. 1 Силы, действующие на скользящий груз 64
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 2 Расчет самотечного транспорта Транспортируемый груз Уголь по почве Уголь по деревянному настилу Уголь по стальным листам , град Уголь по эмалированным листам Угольная пыль по стальному листу Антрацит по стальным листам Антрацит по эмалированным листам Руда по почве Руда по стальным листам 12 14 45 15 17 11 13 53 60 35 55 35 38 30 35 17 25 65
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 2 Расчет самотечного транспорта Производительность определяют по известному выражению: n = 3600·Fж· ж·v· , т/ч где ж = 0, 3 0, 5 - для закрытых желобов и труб; ж = 0, 5 0, 6 - для открытых желобов; ж = 0, 6 0, 7 - для выходных отверстий люков. Трудность расчета заключается в определении скорости v, т. к. она переменна и постоянно увеличивается. Поэтому пропускную способность желобов не рассчитывают, а принимают по практическим данным. При истечении груза из отверстий (люки и т. п. ) скорость принимают равной в пределах 0, 03 0, 3 м/с. во избежание заклинивания наименьший размер выпускного отверстия должны быть не менее трех максимальных размеров материала. 66
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 3 Устройство и эксплуатация самотечных установок В очистных забоях крутых пластов с уступами отбитый уголь спускается по прибиваемым к стойкам крепи доскам (рештакам). При разработке наклонных пластов вдоль очистного забоя укладывают металлические листы или желоба. При небольших углах наклона применяют эмалированные рештаки, рабочая поверхность которых не подвергается коррозии и обладает наименьшим коэффициентом трения. 67
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 3 Устройство и эксплуатация самотечных установок Скаты устраивают при разработке наклонных и крутых пластов для спуска угля с верхних подэтажей или ярусных штреков на откаточный штрек. Длина их составляет от 5 до 100 м. Скаты сооружаются с одним, двумя или тремя отделениями (углеспускные, ходовые, для доставки леса и материалов). Для снижения скорости движения материала сооружают каскадные скаты или навешивают тормозные клапаны в обычных скатах. Гезенки служат для перепуска угля по вертикали. Их оборудуют каскадными или винтовыми спусками. Винтовой спуск представляет собой укрепленный внутри вертикальной трубы (диаметром 1 2 м) составной винтовой желоб. Угол наклона винтовой линии берется с таким расчетом, чтобы скорость движения угля не превышала 1 м/с. винтовые спуски обычно имеют высоту до 50 м. В каскадных спусках материал пересыпается при движении сверху вниз с одной ступени (полки) на другую, благодаря чему скорость движения материала поддерживается в доступных пределах. Самотечные установки находят также широкое распространение для подвода материала в технологическом комплексе поверхности шахт и обогатительных фабрик. 68
Лекция 5 5. САМОТЕЧНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ УСТАНОВКИ 5. 3 Устройство и эксплуатация самотечных установок Самотечные установки трудноуправляемы, поэтому вопросам эксплуатации и охраны труда должно быть уделено особое внимание. В скатах предусматривается сооружение окон размером 0, 2 м при расстоянии между ними не более 5 м. Они необходимы для наблюдения за материалом и проталкивания застрявших кусков. Ширина ходового отделения должна быть не менее 0, 8 м, сечение спускного отделения не менее 1, 0 1, 5 м. Ходовое отделение должно быть оборудовано лестницей с перилами. 69
Лекция 6 6. ПОДЗЕМНЫЕ СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ И КОМПЛЕКСЫ НА ИХ ОСНОВЕ 6. 1 Общие сведения и классификация Транспортирование насыпных грузов скребковыми конвейерами осуществляется волочением по неподвижному желобу с помощью тягового органа, состоящего из одной или нескольких цепей с укрепленными на них скребками, погруженными в слой насыпного груза (рис. 6. 1) 70
Скачать презентацию МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Юргинский технологический институт
cd747a3b76982a41cc4b938975727e35.ppt