Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Левченя Жанна Брониславовна. Повышение надежности стыковых соединений конвейерных лент на горнодобывающих предприятиях (На примере РУП "ПО "Беларуськалий") : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.06 : Солигорск, 2004 152 c. РГБ ОД, 61:04-5/3060

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .'. 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 6

1. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И НАДЕЖНОСТИ
СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ 10

1.1. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЕДИНЕНИЙ
КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ 10

  1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СОЕДИНЕНИЙ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ 17

  2. ВЫВОДЫ 27

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
И НАДЕЖНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ
КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ 30

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ В МЕХАНИЧЕСКОМ СОЕДИНЕНИИ 31

  2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ С ЦЕЛЬЮ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗКИ МЕЖДУ НИМИ 39

  3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗГИБА СОЕДИНЕНИЯ ЛЕНТЫ НА НАГРУЖЕННОСТЬ СКОБ 45

  4. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОРЯДНЫХ

И ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 47

  1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОРЯДНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 52

  2. выводы 59

3. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И
НАДЕЖНОСТИ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ
РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ЛЕНТ 61

  1. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ СОЕДИНЕНИЯ 61

  2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОДНОСТУПЕНЧАТОГО ВУЛКАНИЗИРОВАННОГО СОЕДИНЕНИЯ....;. 63

  3. РАСЧЕТ УСИЛИЯ СДВИГА В МНОГОСТУПЕНЧАТОМ ВУЛКАНИЗИРОВАННОМ СОЕДИНЕНИИ І...72

  4. АНАЛИЗ НАПРЯЖЕНИЙ В КЛИНОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ 75

  5. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ТКАНЕВОЙ ОСНОВЕ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТКАНЕВЫХ ЛЕНТ 77

  6. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ В ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 82

  7. РАСЧЕТ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ 89

  8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХЫХ СОЕДИНЕНИЙ 91

  9. выводы 97

4. ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
И НАДЕЖНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ
ЛЕНТ 99

  1. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ВУЛКАНИЗИРОВАННОМ СОЕДИНЕНИИ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ 99

  2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТРОСОВ В СОЕДИНЕНИИ 108

  3. РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ ТРОСОВ НА ПРИЛЕГАЮЩИХ К СОЕДИНЕНИЮ УЧАСТКАХ 112

  4. РАСЧЕТ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СМЕЩЕНИЯ ТРОСОВ В РАЗЛИЧНОГО ТИПА СОЕДИНЕНИЯХ 115

  5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ В СОЕДИНЕНИИ С ИСКРИВЛЕННЫМИ ТРОСАМИ 124

  6. ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛИНЫ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ 127

  7. МОДЕЛЬ ДОЛГОВЕЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ 129

  8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВУЛКАНИЗИРОВАННЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЗИНОТРОСОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ 136

  9. ВЫВОДЫ 142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 147

*

?

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

ГУ - граничные условия.

КЭ - конечный (ые) элемент (ы).

НДС - напряженно-дерформированное состояние.

Н-типа - нахлестного типа.

ПР - проектное решение.

П-типа - полунахлестного типа.

СЭ - суперэлемент (ы).

УРЛ - установка для разделки концов лент.

Введение к работе:

В настоящее время ленточные конвейеры являются наиболее эффективным и высокопроизводительным видом конвейерного транспорта. Их использование в шахтах позволяет концентрировать горные работы, повысить нагрузки на забой. Для открытых горных работ именно ленточные конвейеры в большинстве случаев наиболее полно соответствуют техническим и экономическим параметрам горных машин и позволяют использовать поточную и циклично-поточную технологию. Доказано, что поточная технология с использованием конвейерного транспорта позволяет существенно поднять производительность труда в отрасли и снизить себестоимость добычи.

Эффективность работы ленточных конвейеров во многом определяется техническим состоянием лент и, прежде всего, состоянием стыковых соединений. Численность ленточных конвейеров на шахтах и солеотвалах РУП «ПО «Беларуськалий» превышает 800 единиц и ежегодно изготавливается более 300 соединений концов лент.

До 70 % простоев и трудоемкости обслуживания ленточных конвейеров вызваны восстановлением стыковых соединений. Более 50% аварий на ленточных конвейерах угольных шахт происходит из-за разрыва стыковых соединений.

При выработке конвейерных лент во многом из-за ненадежности соединений используются одни из наибольших в технике запасы прочности. Однако, надежность и долговечность ленточных контуров остается низкой.

Опыт эксплуатации и испытаний различных типов соединений свидетельствует об их недостаточной агрегатной прочности, составляющей около 60 % - 70 % от прочности цельной ленты, и малой долговечности. Недостаточная надежность и долговечность соединений конвейерных лент связана с тем, что существующие теоретические модели и методы расчетов не могут учесть ряд важных факторов и имеют недостаточную точность. Экспериментальные исследования не в состоянии охватить всю гамму сочетаний параметров и условий эксплуатации. В условиях РУП «ПО «Беларуськалий» на передний план выдвигается проблема, связанная с высокой химической активностью транспортируемого груза (хлористые соли натрия и калия), вызывающего интенсивную коррозию тросов и скоб и ускоряющего процесс разрушения стыковых соединений ленты.

Поэтому широкое использование ленточных конвейеров, широкий диапазон условий их эксплуатации и режимов работы предопределяют актуальность высокоэффективных моделей и методов расчета стыковых соединений.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Ленточные конвейеры являются основой транспортного комплекса РУП «ПО «Беларуськалий». Их численность на шахтах и солеотвалах объединения превышает 800 единиц, а общая длина составляет около 330 км. Стоимость одного конвейера достигает 250 тыс. у. е., при чем 40 % - 70 % этой суммы составляет стоимость конвейерной ленты. Следует иметь ввиду, что наряду с высокой стоимостью ленты, свыше 50 % аварийных простоев конвейеров обусловлено ее выходом из строя. Отсюда очевидна актуальность исследований, направленных на повышение прочности и надежности конвейерных лент.

Опыт эксплуатации показывает, что долговечность

транспортирующей ленты определяется в основном надежностью стыкового соединения, прочность которого составляет около 60 % - 70 % прочности цельной ленты. В тоже время, постоянно растущие требования к надежности лент, вызванные стремлением к повышению нагрузочно -скоростных режимов эксплуатации конвейеров, ставят проблему повышения прочности и надежности стыковых соединений в разряд требующих первоочередного решения. Фундаментальный вклад в теорию и расчет ленточных конвейеров, анализ напряженно-деформированного состояния транспортирующих лент и их стыковых соединений внесли: Бельмас И.В., Биличенко Н.Я., Гуленко В.Т., Дмитриев В.Г., Дьячков В.К., Завгородний Е.Х., Колосов Л.В., Котов М.А., Леонов Л.И., Панкратов С.А., Спиваковский А.О., Шахмейстер Л.Г., Штокман И.Г., РеутовА.А. и др.

В условиях РУП «ПО «Беларуськалий» на передний план выдвигается
проблема, связанная с высокой химической активностью
транспортируемого груза (хлористые соли натрия и калия), вызывающего
интенсивную коррозию тросов и скоб и ускоряющего процесс разрушения
стыковых соединений ленты. Коррозионное снижение прочности особенно
ярко проявляется и требует учета при расчете стыковых соединений в
случае, когда имеет место низкая адгезионная прочность между резиной и
тросом. п

Указанные причины в совокупности приводят к необходимости выбора оптимального типа соединения, разработки способов уменьшения неравномерности распределения нагрузки, создания удобных для механизированного изготовления и эффективных конструкций соединения. Решение этих задач сопряжено с необходимостью разработки методов расчета напряженно - деформированного состояния соединения. Работы в этой области посвящены в основном расчету вулканизированных соединений резинотросовых лент, эксплуатирующихся на мощных конвейерах, и в большинстве своем содержат модели, требующие громоздких'вычислений.

Цель работы. Повышение прочности и надежности различной конструкции соединений резинотканевых и резинотросовых конвейерных лент на основе исследования параметров их конструкции, типа, механических и реологических свойств ленты и элементов стыковых соединений.

Идея работы заключается в математическом обосновании оптимальных параметров конструкции стыковых соединений резинотканевых и резинотросовых конвейерных лент, влияющих на их прочностные и эксплуатационные свойства.

Задачи исследований:

1. Исследовать закономерности распределения усилий между
соединительными элементами многорядных механических соединений
резинотканевых лент.

2. Разработать методику расчета напряженного состояния ступенчатых
и клиновых вулканизированных соединений резинотканевых лент.

3. Разработать модели и методы расчета напряженного состояния
соединений резинотросовых конвейерных лент.

4. Экспериментально исследовать кратковременную прочность
механических и вулканизированных соединений резинотканевых и
резинотросовых лент с целью проверки работоспособности расчетных
моделей.

5. Разработать методы управления распределением нагрузки в
механических соединениях и рекомендации по повышению прочности и
надежности соединений резинотросовых лент.

Методы исследований. Модели для расчета вулканизированных соединений резинотканевых лент основаны на представлении их в виде многослойных структур и предполагают линейную и нелинейную постановки. Для ступенчатых соединений реализация моделей осуществлялась путем численного решения краевой задачи для системы дифференциальных уравнений. Метод расчета напряженно -деформированного состояния резинотросовых лент основан на использовании объемной и плоской конечноэлементных моделей.

Изучалось напряженно-деформированное состояние соединений транспортирующих лент на линейной части конвейера, а также при их изгибе на приводном и неприводном барабанах.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

- математическая модель и схема расчета распределения усилий между
соединительными элементами и их рядами в многорядных механических
соединениях резинотканевых лент;

методика расчета напряженно - деформированного состояния вулканизированных ступенчатых соединений резинотканевых лент;

метод расчета вулканизированных соединений резинотросовых лент, основанный*на объемной и плоской конечноэлементных моделях;

результаты исследования влияния механических свойств элементов

конвейерной ленты и конструкционных параметров механических и вулканизированных соединений на их напряженно - деформированное состояние;

- практические рекомендации по повышению прочности стыковых соединений конвейерных лент.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций.

Основные результаты диссертации получены на базе фундаментальных положений теории упругости с использованием обоснованных методов решения. Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается также их достаточной (75 % - 80 %) сходимостью с экспериментальными данными и отсутствием противоречий между известными и установленными автором закономерностями.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально исследовано распределение усилий в многорядных механических соединениях резинотканевых лент. Показано, что при одноосном растяжении наиболее нагружены крайние ряды скоб: составляя 30 % - 50 % общего числа рядов, они воспринимают около 90 % нагрузки. Установлены закономерности распределения усилий между соединительными элементами, касательных напряжений в соединительном слое и растягивающих напряжений в тканевом каркасе соединения. Предложены новые методы повышения прочности и надежности механических соединений резинотканевых лент.

Разработаны математические модели для расчета напряженно -деформированного состояния вулканизированных ступенчатых соединений, предполагающие линейную и нелинейную постановки. Установлено, что при одноосном растяжении наибольшие касательные напряжения в соединительном слое наблюдаются на концах соединения, а локальные максимумы - на концах каждой ступени. В тканевых прокладках наибольшие растягивающие напряжения возникают на концах крайних ступеней, они выше в соседних с разорванными прокладках и в соединениях полунахлестного типа.

С применением плоской и объемной конечноэлементных моделей изучено распределение относительных смещений тросов вдоль соединения и касательных напряжений в межтросовой прослойке, в том числе при наличии дефектов на границе раздела «трос - резина». Показано, что при одноосном растяжении наибольшие значения максимальных касательных напряжений возникают в самых близко расположенных друг к другу точках поверхностей смежных тросов, а при изгибе на барабане эти точки смещаются к его поверхности.'

Практическая ценность заключается в разработке методик расчета стыковых соединений конвейерных лент и рекомендаций, направленных на повышение их прочности и надежности.

Разработана методика расчета многорядных механических соединений

резинотканевых лент на прочность, учитывающая механические свойства

скоб и прокладок ленты, число прокладок, рядов и скоб в ряду. Показано, что

, прочность и долговечность соединений повышается при разделке концов

ленты на продольные полосы и наклоне скоб в направлении, противоположном действию растягивающей силы. Получены формулы для расчета оптимальных параметров соединения и соединительных элементов.

Предложено снижать неравномерность распределения растягивающих напряжений вдоль ступенчатого вулканизированного соединения резинотканевых лент путем увеличения толщины и снижения жесткости соединительной прослойки и увеличения жесткости тканевой прокладки. Установлена более высокая, по сравнению со ступенчатой, эффективность клиновых соединений при точном совмещении сердечников соединяемых концов.

Показано, что более равномерного распределения напряжений в ступенчатых соединениях резинотросовых лент можно достичь при увеличении толщины ленты и отношения шага укладки тросов к их радиусу. Максимальное относительное смещение тросов в трехступенчатых соединениях уменьшается при уменьшении, вплоть до вырождения, длины короткой ступени и увеличении длины перекрытия крайних тросов. Для лент с отношением шага укладки к радиусу тросов менее 1,2 целесообразно применение одноступенчатых соединений. Применение барабанов с эластичной футеровкой на конвейерах с резинотросовыми лентами позволяет уменьшить максимальные касательные напряжения в 1,1-1,2 раза.

Реализация результатов работы. Результаты исследований

использованы для совершенствования технологии формирования многорядных механических соединений, обеспечивающей близкое к равномерному распределение усилий между рядами скоб. В результате обеспечено повышение долговечности стыковых соединений в 1,2 - 1,5 раза. Рекомендации по выбору типа клеевых и вулканизированных соединений резинотканевых лент позволили в 1,1 - 1,2 раза повысить их срок службы. Аналогичный результат достигнут за счет применения вкладышей различной жесткости в соединениях резинотросовых лент. Годовой экономический эффект от внедрения методов повышения долговечности стыковых соединений конвейерных лент на РУП «ПО «Беларуськалий» составил 82 тыс. у.е.

Публикации. По результатам исследований, изложенных в диссертации, опубликовано 9 статей в научно-технических журналах и сборниках, 2тезиса докладов в трудах международных научно-технических конференций.

Апробация. Основные результаты работы докладывались на научных совещаниях и семинарах в РУП «ПО «Беларуськалий» и ЗАО «Солигорский Институт Проблем ресурсосбережения с Опытным производством», а так же на Международных научно-технических конференциях «Теоретические и технологические основы упрочнения и восстановления изделий машиностроения», Новополоцк 2001 г. и «Материалы, технологии и оборудование для упрочнения и восстановления деталей машин», Новополоцк 2003 г.

Подобные работы
Мамедов Адиль Шихамир-оглы
Разработка и обоснование мероприятий по повышению энергоэффективности комплексов шахтного водоотлива (На примере шахт ОАО "Севуралбокситруда")
Черных Владимир Геннадьевич
Повышение эффективности системы технического обслуживания и ремонта шахтных погрузочных машин :На примере машины 2ПНБ 2 в условиях Восточного Донбасса
Бондаренко Олег Анатольевич
Повышение надежности исполнительных органов струговых установок отрывного типа
Батчулуун Чинзориг
Повышение надежности буровых станков совершенствованием системы технического обслуживания и ремонта :В условиях СП "Эрдэнэт"
Кочнева Ольга Владимировна
Повышение надежности загрузочных секций распределительных конвейеров обогатительных фабрик
Симисинов Денис Иванович
Исследование и выбор технологических методов повышения надежности опор шарошечных долот
Хачатрян Самвел Амазаспович
Обоснование методов повышения надежности эксплуатации конвейерных систем угольных шахт
Носенко Иван Алексеевич
Повышение надежности горно-проходческих комбайнов применением оперативной диагностики привода исполнительного органа
Волин Игорь Алексеевич
Обоснование метода расчета соединений ленты с ходовыми каретками подвесных ленточных конвейеров для транспортирования горных пород
Лунев Даниил Евгеньевич
Обоснование рациональных конструктивных и эксплуатационных параметров конвейеров с подвесной лентой для предприятий горной промышленности

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net