Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости
В данной работе разработана математическая модель взаимодействия ленты и груза при движении по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости, найдены зависимости коэффициента сопротивления обусловленные деформацией груза, параметрами конвейера, роликоопор и свойств груза....
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54417 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости / В.Ю. Максютенко, Р.В. Кирия, Н.Г. Ларионов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 264-273. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-54417 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-544172014-02-02T03:15:12Z Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости Максютенко, В.Ю. Кирия, Р.В. Ларионов, Н.Г. В данной работе разработана математическая модель взаимодействия ленты и груза при движении по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости, найдены зависимости коэффициента сопротивления обусловленные деформацией груза, параметрами конвейера, роликоопор и свойств груза. In this paper developed a mathematical model of the interaction ribbon and load while driving on a conveyor belt roller carriages deep grooved, found dependence of the resistance due to deformation of the load parameters of conveyor idlers and properties of the load. 2012 Article Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости / В.Ю. Максютенко, Р.В. Кирия, Н.Г. Ларионов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 264-273. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54417 622.647.2 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В данной работе разработана математическая модель взаимодействия ленты и груза при
движении по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости, найдены зависимости коэффициента сопротивления обусловленные деформацией груза, параметрами конвейера, роликоопор и свойств груза. |
| format |
Article |
| author |
Максютенко, В.Ю. Кирия, Р.В. Ларионов, Н.Г. |
| spellingShingle |
Максютенко, В.Ю. Кирия, Р.В. Ларионов, Н.Г. Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости Геотехническая механика |
| author_facet |
Максютенко, В.Ю. Кирия, Р.В. Ларионов, Н.Г. |
| author_sort |
Максютенко, В.Ю. |
| title |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| title_short |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| title_full |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| title_fullStr |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| title_full_unstemmed |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| title_sort |
исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54417 |
| citation_txt |
Исследование влияния параметров конвейера на коэффициент сопротивления движению ленты и груза по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости / В.Ю. Максютенко, Р.В. Кирия, Н.Г. Ларионов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 264-273. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT maksûtenkovû issledovanievliâniâparametrovkonvejeranakoéfficientsoprotivleniâdviženiûlentyigruzaporolikooporamkonvejeraslentojglubokojželobčatosti AT kiriârv issledovanievliâniâparametrovkonvejeranakoéfficientsoprotivleniâdviženiûlentyigruzaporolikooporamkonvejeraslentojglubokojželobčatosti AT larionovng issledovanievliâniâparametrovkonvejeranakoéfficientsoprotivleniâdviženiûlentyigruzaporolikooporamkonvejeraslentojglubokojželobčatosti |
| first_indexed |
2025-07-05T05:43:32Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:43:32Z |
| _version_ |
1836784510631411712 |
| fulltext |
264
УДК 622.647.2
Кандидаты техн. наук В.Ю. Максютенко,
Р.В. Кирия,
асп. Н.Г. Ларионов
(ІГТМ НАН України)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНВЕЙЕРА НА
КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ЛЕНТЫ И ГРУЗА
ПО РОЛИКООПОРАМ КОНВЕЙЕРА С ЛЕНТОЙ ГЛУБОКОЙ
ЖЕЛОБЧАТОСТИ
В данной работе разработана математическая модель взаимодействия ленты и груза при
движении по роликоопорам конвейера с лентой глубокой желобчатости, найдены зависимо-
сти коэффициента сопротивления обусловленные деформацией груза, параметрами конвейе-
ра, роликоопор и свойств груза.
RESEARCH OF PARAMETERS FOR CONVEYOR FACTOR RESISTANCE
BANDS AND LOAD ON RIBBON CONVEYORS WITH ROLLER DEEP
GROOVED
In this paper developed a mathematical model of the interaction ribbon and load while driving
on a conveyor belt roller carriages deep grooved, found dependence of the resistance due to defor-
mation of the load parameters of conveyor idlers and properties of the load.
В работе [1] дана математическая модель взаимодействия ленты и груза с
роликоопорами ленточного конвейера с лентой глубокой желобчатости. Были
получены уравнения деформации при движении ленты и груза по роликоопо-
рам ленточного конвейера, которые имеют вид:
при ax ≤≤0
..2
1
2
4
1
4
1 абл q
dx
ydS
dx
ydD =−
,
(1)
при plxa ≤≤ ..2
2
2
4
2
4
1 пбл q
dx
ydS
dx
ydD =−
,
(2)
где 1y , 2y - координаты прогиба ленты; ..абq , ..пбq - активное и пассивное давление
на ленту; pl - расстояние между роликоопорами; a - зона действия активного
давления; S – натяжение ленты; 1D - изгибная жесткость ленты.
При этом граничные условия на границе балки имеют вид
.0;0:
;0;0:0
2
2
2
1
1
1
===
===
dx
dyylxпри
dx
dyyxпри
p
(3)
Граничные условия в середине пролета балки соответственно запишутся в
виде
265
;;;;:, 3
2
2
3
3
1
1
3
2
2
2
2
2
1
1
2
2
2
1
1
21 dx
yd
dx
yd
dx
yd
dx
yd
dx
dy
dx
dyyyaxпри ===== (4)
В результате решения уравнения (1) и (2) при граничных условиях (3) и (4)
для случая 2/pla = определены моменты на левом и правом концах балки.
На левом конце балки
]
)()(
)()
2
1(
2)(
)(
2
[)0( ..
22
........
102
1
2
11 S
q
uauachuash
uauashau
S
qq
uash
uachua
S
qqD
dx
ydDM абабпбабпб
x −
−
−−+
+
+
== = (5)
На правом конце балки
]
)()(
)()
2
1(
2)(
)(
2
[)( ..
22
....
12
2
2
12 S
q
uauachuash
uauashau
Suash
uachua
S
qqD
dx
ydDlM абпaабпб
lxp p
−
−
−−+
−
+
== =
σσ
(6)
где
1D
Su =
Момент силы сопротивления на боковой роликоопоре определяется, как
разность моментов на левом и правом концах балки
)0()( 12 MlMM pc −= . (7)
А сила сопротивления на боковом ролике определяется по формуле
r
MF c
c =
,
(8)
где r-радиус ролика.
Подставляя (5) и (6) в (7) и (8), в результате получим сопротивление на ро-
ликоопоре
)()(
1)()(
2)( ....
uashuauach
uachuashua
ur
qqF абпб
c −
+−
⋅
−
= (9)
Коэффициент сопротивления при движении ленты на роликоопоре ленточ-
ного конвейера от деформации груза определим по формуле
p
с
c ql
Fk 2
=
,
(10)
где q – погонный вес груза и ленты.
266
Подставив (9) в (10), в результате получим
)()(
1)()(
2)( ....
uashuauach
uachuashua
uqr
qqk абпб
c −
+−
⋅
−
=
.
(11)
Из формулы (11) видно, что для определения коэффициента сопротивле-
ния ck необходимо знать значение активного ..абq и пассивного ..пбq бокового дав-
ления.
При движении ленты и груза по роликоопорам под действием сил упругости
ленты и груза происходит ее развал; при этом боковое давление груза на ленту
резко уменьшается от пассивного значения ..пбq до активного значения ..абq [2].
Активное боковое ..абq давление поддерживается вдоль конвейера до определен-
ной точки между роликоопорами. Затем с этой точки под действием упругих
сжимающих сил со стороны ленты конвейера боковое давление на груз резко
увеличивается от активного значения ..абq до пассивного значения ..пбq и поддер-
живается постоянно до роликоопоры. При этом давление на средний ролик при
движении ленты по трехроликовой опоре практически не меняется. Определим
величины активного и пассивных боковых давлений действующих на груз на
стороны ленты конвейера при ее движении по трехроликовой опоре.
На рис. 1 дана схема напряженного состояния груза для трехроликовой опо-
ры ленточного конвейера.
Рис. 1 - Схема напряженного состояния груза на ленте конвейера
267
Для горизонтального конвейера в силу небольшой глубины груза h на дно
лотковой ленты со стороны насыпного груза действуют только нормальные на-
пряжения 1σ (касательное напряжение равно нулю) [1].
hγσ =1 , (12)
где γ - удельный вес груза (кг/м3)
Согласно [2], в точкахА и В (см. рис 1)главные боковые активные и пассив-
ные давления ..2 аσ и ..2 пσ определяются по формулам
2. .
2. .
,
,
а
п
hm
h
m
σ γ
γσ
=
= (13)
где m – коэффициент подвижности сыпучего груза, определяемый по формуле
2 2 0.181 2 2 1 ,(0.4 1.2),m f f f f
f
= + − + ≈ < ≤
где f– коэффициент внутреннего трения транспортируемого груза
Активное ..абσ и пассивное ..пбσ напряжение действующее на боковую стенку
лотка ленты определим по формуле [2]:
2 2
. . 1 2. .
2 2
. . 1 2. .
cos sin ,
cos sin ,
б а a
б п п
σ σ β σ β
σ σ β σ β
= +
= +
(14)
β - угол наклона боковой стенки, град.
Подставляя (12) и (13) в (14), получим
2 2
. .
2
2
. .
(cos sin ),
sin(cos ).
б а
б п
h m
h
m
σ γ β β
βσ γ β
= +
= +
(15)
Погонная нагрузка на дно лотка cq активные и пассивные погонные нагрузки
..абq и ..пбq на боковые стенки лотка определяются как площадь эпюр нормальных
давлений на дно и боковые стенки лотка ленты, (см. рис. 1) в результате имеем
268
. . . . .
. . . . .
1
1 ;
2
1 ;
2
.
б а б а б
б п д а б
c c
q l
q l
q l
σ
σ
σ
=
=
=
(16)
Подставляя (12) и (15) в (16), получим
2 2
. .
2
2
. .
,
(cos sin ),
2
sin(cos ).
2
c c
б
б а
б
б п
q hl
lq h m
lq h
m
γ
γ β β
βγ β
=
= +
= +
(17)
При этом согласно рис. 1 длина борта ленты, заполненного сыпучим грузом,
определяется по формуле
βsin.
hlб =
(18)
По заданной погонной нагрузке q определим высоту насыпного груза h на
ленте. Производительность конвейера определяется по формуле [3]:
FvqvQ лл γ== , (19)
где F – площадь сечения груза на ленте конвейера, лv - скорость движения лен-
ты конвейера
Площадь груза на ленте согласно рис. 1 определим по формуле
2
.c
hF hl
tgβ
= + (20)
Подставляя (20) в (19), получим
2
( ).с
hq hl
tg
γ
β
= + (21)
Определяя из (21) h, получим
269
2 2 4
.
2
c c
ql tg tg l tg
h
β β β
γ
+ −
= (22)
Подставляя (18) в (17) окончательно получим
2
2 2
. .
2 2
2
. .
,
(cos sin ),
2sin
sin(cos ).
2sin
c c
б а
б п
q hl
hq m
hq
m
γ
γ β β
β
γ ββ
β
=
= +
= +
(23)
Аналогично определим погонные нагрузки на ролики четырехроликовой
опоры (см. рис 2).
Рис. 2 - Схема напряженного состояния 4-х роликовой опоры.
Активные и пассивные нагрузки на верхние боковые ролики для четырехро-
ликовой опоры определяется по порулам
2
(1) 2 21
. 1 1
1
2 2
(1) 21 1
. 1
1
(cos sin ),
2sin
sin(cos ).
2sin
б а
б п
hq m
hq
m
γ β β
β
γ ββ
β
= +
= +
(24)
270
Активные и пассивные нагрузки на нижние боковые ролики
(2) 2 22 1 2
. 2 2
2
2
(2) 22 1 2 2
. 2
2
( ) (cos sin ),
2sin
( ) sin(cos ),
2sin
б а
б п
h h hq m
h h hq
m
γ β β
β
γ ββ
β
+
= +
+
= +
(25)
где )1(
.абq , )1(
.пбq - активная и пассивная нагрузка на верхний боковой ролик; )2(
.абq , )2(
.пбq -
активная и пассивная нагрузка на нижний боковой ролик; 1h , 2h - высота слоя
груза действующего на верхний и нижние ролики.
Здесь 1h и 2h - определяются по формулам
2
2 2
1
2 21
2 2 2 2
2
2 2 2
,
( )
sin ,
q tg h
h
tg ql tg h l
tg
h l
β
γ
β β
β γ
β
−
=
+ − +
=
(26)
где 2l - длинна нижнего бокового ролика.
В случае пятироликовой опоры (см. рис 3)
Рис. 3 - Схема напряженного состояния 5-ти роликовой опоры.
активная и пассивная погонные нагрузки на верхние и нижние боковые ролики
определяется так же по формулам (24) и (25) лишь только величина 1h опреде-
ляется по формуле
271
2
2 2 2 2
1
2 22
2 2 2 2 2 2 2 2
1
,
( ) ( ) ( )
2 2
c
c c
c
q tg h h l tg
h
l ltg ql tg tg h h l tg l tg
tg
β β
γ
ββ β β β
β γ
− −
=
+ + − − − +
(27)
где cl - длинна среднего ролика пятироликовой опоры.
Подставляя значения ..абq , ..пбq из формул )1(
.абq , )1(
.пбq ,
)2(
.абq , )2(
.пбq в формулу (11)
получим значение коэффициента сопротивления при движении ленты и груза
по роликоопорам ленточного конвейера от деформации груза для трехролико-
вой опоры. Подставляя
)1(
.абq , )1(
.пбq из (24) и )2(
.абq , )2(
.пбq из (25) в формулу (9) получим
силы сопротивления при движении на верхних 1сF и нижних 2сF боковых ро-
ликов четырех роликовых и пятироликовых опор. Общая сила сопротивления
от деформации груза при движении ленты с грузом по роликоопорам определе-
ны по формуле
1 2.с с сF F F= + (28)
Подставляя сF из (28) в (10) получим коэффициент сопротивления движе-
нию ленты и груза для четырех роликовой и пятироликовой опоры конвейера
обусловленного деформацией груза.
Рис.4 - Зависимость ck от силы натяжения S при:
1) 2
1 /25,0 мнD = 2) 2
1 /2 мнD = 3) 2
1 /16 мнD =
На рис.4 показаны графики зависимости коэффициента сопротивления дви-
жению ленты и груза ck по четырехроликовой опоре обусловленного деформа-
цией груза от натяжения ленты конвейера S для различных значений изгибной
272
жесткости ленты 2
1 /25,0;2;16 мнD = . При этом параметры конвейера, ролико-
опор и свойства груза принимают значе-
ния мкгq /109= , смv /1= , мll 456.021 == ,
o301 =β ,
o602 =β , мr 06.0= , 7.0=f ,
.1мl p =
Из графика видно, что с увеличением натяжения ленты коэффициент сопро-
тивления ck уменьшается, и при уменьшении жесткости ленты так же уменьша-
ется.
На рис. 5 показаны графики зависимости коэффициента ck сопротивления от
угла наклона 2β при различных погонних загрузках мкгq /300,200,100= . При
этом параметры конвейера, роликоопор и свойства груза принимают значе-
ния, смv /1= , мll 456.021 == ,
o301 =β , мr 06.0= , 7.0=f , кгS 2000= ,
2
1 /16 мнD = ,
.1мl p =
Рис. 5 - Зависимость ck от 2β при различных значениях 1) мкгq /100= 2) мкгq /200= 3)
мкгq /300=
Из графика видно, что с увеличением угла наклона нижнего ролика 2β ко-
эффициент сопротивления ck увеличивается . В то же время с увеличением по-
гонной нагрузки с 200 кг до 300 кг ck увеличивается а при изменении q от 100
кг до 200 кг практически не изменяется.
На рис. 6 показаны графики зависимости коэффициента сопротивления лен-
ты ck от расстояния между роликоопорами pl при различных величинах радиу-
сов роликов мr 09,0;06,0;03,0= . При этом параметры конвейера, роликоопор и
свойства груза принимают значения смv /1= , мll 456.021 == ,
o301 =β ,
o602 =β ,
7.0=f , кгS 2000= ,
2
1 /16 мнD = .
Из графиков видно, что с увеличением расстояния между роликоопорами pl
коэффициент сопротивления ck вначале увеличивается а затем при расстояниях
между роликоопорами больше некоторой величины становится постоянным;
коэффициент сопротивления уменьшается, когда радиус ролика увеличивается.
273
Рис. 6 - Зависимость ck от pl при различных 1) мr 09,0= ,2) мr 06,0= 3) мr 03,0=
Выводы. На основании разработанной математической модели взаимодей-
ствия ленты и груза при движении по роликоопорам конвейера с лентой глубо-
кой желобчатости найдены зависимости коэффициента сопротивления обу-
словленные деформацией груза, параметрами конвейера, роликоопор и свойств
груза.
При этом было установлено, что с увеличением погонной нагрузки, изгиб-
ной жесткости, угла наклона боковых роликов, различных типов роликопор,
коэффициент сопротивления возрастает, а при увеличении расстояния между
роликоопорами коэффициент сопротивления вначале увеличивается а затем с
уменьшением расстояние между роликоопорами не изменяется.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кирия Р. В. Математическая модель взаимодействия ленты и груза с роликоопорами конвейера с лентой
глубокой желобчатости / Р. В. Кирия, Н. Г. Ларионов // Геотехническая механика: межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ
НАН Украины. – Днепропетровск, 2012. – Вып. 103. – C. 119–126.
2. Зенков Р. Л. Механика насыпных грузов / Р. Л. Зенков. – М.:Недра,1964. – 214 с.
3. Шахмейстер Л. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров / Л. Г. Шахмейстер, В. Г. Дмитриев – М.: Ма-
шиностроение, 1987. – 335 с.
274
УДК [622.414:622.417]:681.3.06
Инженер М. Н. Дудник
(ИГТМ НАН Украины)
АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ РАСХОДА
МЕТАНОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ДЕГАЗАЦИОННЫХ
ТРУБОПРОВОДАХ
Розглянуто можливість застосування малогабаритного тахометричного датчика контро-
лю витрат метаноповітряної суміші в дегазаційних трубопроводах замість традиційних ви-
тратомірів, встановлених стаціонарно.
ANALYSIS WAY AND MEANS OF CONTROL FLOW METHANE-AIR
MIXTURE IN THE DEGASSING PIPELINES
The possibility of the use of compact tachometric sensor control of the charge methane-air
mixture in the degassing pipelines instead of traditional flow meters installed permanently is exam-
ined.
С ростом глубины ведения горных работ и интенсификацией нагрузки на
лаву метанообильность угольных шахт увеличивается в такой степени, что под-
держивать содержание метана в выработках в допустимых пределах средствами
одной только шахтной вентиляции невозможно. Её возможности оказываются
исчерпанными, что требует осуществления специальных мероприятий по борь-
бе с метаном, из которых главным является дегазация выработок.
В пластах основных геолого-промышленных районов Донбасса содержится
около 855 млрд. м3 метана, в том числе в Красногвардейском – 231,5 млрд. м3 и
Донецко-Макеевском – 202,1 млрд. м3 метана. В 2011 году было высвобождено
порядка 1400 млн. м3 газа-метана, что на 10 млн. м3 больше чем в 2010 году. Из
извлеченного газа каптировано дегазационными системами 372,1 млн. м3
(26%), из которых утилизировано лишь 149,0 млн. м3 (10%) [1]. Около
1028 млн. м3 метана было выброшено в атмосферу, что привело не только к
большим материальным потерям, но и к существенному усилению парникового
эффекта Земли.
Дегазация метанонообильных пластов с содержанием газа-метана более
10 м3 на тонну беззольного угля является обязательной. Это связано с тем, что
при выемке угля действующая система вентиляции не справляется с выносом
выделяемого газа-метана, что существенно повышает опасность проведения
горных работ. Раньше эту проблему традиционно решали путем увеличения
количества подаваемого воздуха или вынужденным сокращением скорости ве-
дения очистных работ. Однако увеличение подачи количества свежего воздуха
на разрабатываемые глубины при существующей системе вентиляции очень
дорогостоящее мероприятие, к тому же, скорости воздушного потока в очист-
ных выработках уже достигли предельных нормируемых величин, а снижение
нагрузки на очистной забой существенно удорожает итак очень высокую себе-
стоимость угля. Поэтому единственный наиболее эффективный способ реше-
ния загазованности выработок это проведение дегазационных работ. Сегодня на
47 украинских шахтах осуществляется дегазация угольных пластов, при этом
|