Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
169
Ленточные конвейеры получили широкое распространение во всех отраслях промышленности благодаря своим высоким эксплуатационным качествам.
Ленточные конвейеры типажного ряда 1Л80, 2Л80, 1ЛТ80, 2ЛТ80, 1ЛТП80 являются основными моделями, предназначенными для транспорта угля по горизонтальным и слабонаклонным выработкам( с углами наклона от –3 до +6°), непосредственно примыкающим к очистным забоям. Эти модели конвейеров имеют одинаковый быстро разборной став с подвесными роликоопорами. Став конвейера может устанавливаться на почве выработки, а при необходимости – подвешиваться к крепи выработки. На их основе выпущены конвейеры унифицированного ряда 1Л80У, 2Л80У, 1ЛТ80У, 2ЛТ80У, 1ЛТП80У.
Телескопические конвейеры применяют в комплексе со скребковыми перегружателями при отработке столбов угольного пласта. По мере продвигания очистного забоя хвостовой барабан телескопического конвейера перемещается вместе со скребковым перегружателем специальными гидроцилиндрами. Образующаяся при этом слабина конвейерной ленты автоматически выбирается телескопическим устройством, представляющим собой систему отклоняющих барабанов в комплексе с натяжным барабаном, имеющим большой ход. По мере перемещения хвостового барабана телескопическое устройство поддерживает постоянное натяжение. После укорочения конвейера на 30…45 м производят расстыковку конвейерной ленты и удаление отрезка длиной 60…90 м, который сматывают в бухту и убирают. Натяжной барабан возвращают в исходное положение и ленту снова стыкуют. Затем цикл сокращения телескопического конвейера повторяется.
Конвейеры 1ЛБ80, 2ЛБ80, 1ЛУ80 и их модификации используют в примыкающих к очистным забоям выработках при отработке пологопадающих пластов по восстанию или падению.
Конвейеры 1Л100У, 2Л100У и их модификации имеют те же особенности по применению, что и конвейеры с шириной ленты 800 мм, однако они рассчитаны на большую производительность добычного оборудования и, следовательно, отличаются от предыдущих некоторыми конструктивными особенностями(например более мощными приводными станциями).
Ленточные конвейеры 1ЛУ120, 2ЛУ120, 1ЛБ120, с шириной ленты 1200 мм предназначены для установки в капитальных выработках и наклонных стволах. Это стационарные конвейерные установки большой производительности, у которых приводные станции установлены на бетонном фундаменте в специальных камерах.
Конвейер 2ЛЛ100, предназначенный для перевозки грузов и людей, имеет став с грузовой и порожней ветвями, разнесенными по высоте, для удобства посадки людей на нижнюю ветвь. Он предназначен для установки в выработках с углами наклона от 6 до 18°.
Тяговый расчет ленточного конвейера обычно выполняется в следующих случаях:
При выполнении проекта наиболее актуальным является второй случай, когда ленточный конвейер выбран по факторам «приемная способность» и «допустимая эксплуатационная производительность и длина», которые более подробно были рассмотрены в главе 4. В этом случае тяговый расчет позволяет произвести проверку выбранного конвейера по перегрузочной способности привода, выбрать необходимый тип конвейерной ленты, определить необходимое усилие натяжного барабана и т.д.
Исходными данными для выполнения тягового расчёта ленточного конвейера являются:
насыпная плотность , т/м3;
наибольший размер характерных кусков аmax, мм;
угол естественного откоса материала в покое .
максимальная длина транспортирования L, м;
угол наклона выработки , град.
.
на грузовой ветви:
, Н; (5.1)
на порожней ветви:
, Н; (5.2)
на отклоняющих барабанах
Wб =(0,04…0,07)Sнб, Н;
на приводных барабанах
Wпр =(0,03…0,05) (Sнб + Sсб), Н;
где
qл – погонная масса ленты, кг/м;
и – погонная масса роликов соответственно на грузовой и порожней ветвях, кг/м, которая определяется по формулам:
и – масса вращающихся частей верхних и нижних роликов, кг (приложение 2.);
и – интервал между роликоопорами на верхней и нижней ветвях конвейера, м(приложение 2);
– коэффициент сопротивления движению ленты (приложение 2);
Sнб – натяжение ленты в точке набегания на барабан;
Sсб – натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана.
В выражениях (5.1) и (5.2) знак "+" ставится при движении ветви вверх, а знак "-" при движении вниз.
Погонная масса ленты qл еще не известна, поскольку, не зная максимального натяжения тягового органа, нельзя выбрать ленту. Чтобы определить максимальное натяжение конвейерной ленты, нужно иметь значения сопротивления движению груженой и порожней ветвей, в которые одним из слагаемых входит величина qл. Таким образом, получается одно уравнение с двумя неизвестными. Чтобы выйти из этого положения поступим следующим образом.
Максимально возможное натяжение ленты для конвейера, который мы выбираем по фактору «эксплуатационная производительность и длина» можно получить, зная его установленную мощность Nу, которая указана в техническом паспорте. Полагая, что Nу принята с запасом 20%, а кпд привода η = 0,85 находим максимально возможное тяговое усилие, которое может быть передано от двигателя к ленте
Примечание. Действительное тяговое усилие на приводном барабане конвейера будет отличаться от величины Wот. Оно зависит от конкретной погонной нагрузки на ленту, длины конвейера, угла наклона выработки. Поэтому в данном случае, речь идет только о максимально возможном тяговом усилии для конкретного типа ленточного конвейера. Следовательно, используя величину Wот, мы получим максимально возможные для выбранного конвейера натяжения тягового органа . Фактическая величина qл будет меньше, чем та, которая изначально используется в формулах (5.1) и (5.2) для определения сопротивления движению груженой и порожней ветвей ленты. Однако, ввиду того, что разность между максимальной и фактической погонной массой ленты составляет не более 1-3% от погонной массы роликоопор и груза, то этой разностью в расчетах можно пренебречь.
Максимально возможное натяжение ленты
Примечание. Для уклонного конвейера, у которого Wгр > 0, а Wпор < 0 может оказаться, что будет больше фактического значения и следовательно qл будет больше фактического значения погонной массы ленты.
где
α – угол обхвата приводных барабанов лентой, рад(указан в технической характеристике конвейера);
μ – коэффициент сцепления ленты и приводного барабана, который в первую очередь зависит от состояния взаимодействующих между собой поверхностей (см. приложение 2).
По величине из технических характеристик конвейерных лент(см. приложение 2) первоначально выбираем тип ленты и ее погонную массу.
Примечание. Окончательно тип ленты выбирается после определения максимального натяжения тягового органа методом обхода по его контуру, который будет рассмотрен ниже.
, Н, (5.3)
где
k – коэффициент, учитывающий местные сопротивления (см. приложение 2).
≥ 5 (q + qл)·g·, H. (5.4)
для двигательного режима работы конвейера:
(5.5)
для генераторного режима работы конвейера:
(5.6)
где
kт – коэффициент запаса сил сцепления, kт = 1,1…1,3.
Для определения полного сопротивления движению на транспортном устройстве удобно пользоваться так называемым методом расчета «по контуру» или «по точкам». Разбив весь контур, образуемый тяговым органом, на последовательные прямолинейные и криволинейные участки, пронумеруем точки сопряжения этих участков. Нумерацию производим следующим образом: за точку 1 принимаем точку сбегания ленты с приводного барабана, а остальные точки нумеруем последовательно от т.1 по ходу движения тягового органа (см. рис. 5.1). При этом величину первоначального натяжения выбираем по формулам (5.5) или (5.6) соответственно для двигательного и генераторного режимов.
Для определения натяжения во всех других точках контура используем следующее правило расчета: натяжение ленты в каждой последующей по ходу ее точке контура равно сумме натяжения в предыдущей точке и сопротивления на участке между этими точками:
Si = Si-1 + W(i-1)-i,
где
Si-1 и Si – натяжение в точках i-1 и i;
W(i-1)-i – сопротивление на участке между этими точками.
Величина натяжения ленты на конвейере должна быть такой, чтобы были соблюдены два не связанных между собой условия:
Обычно на горизонтальных и наклонных установках с движением груза вверх, если натяжение определено по первому условию, бывает соблюдено и второе, а на наклонных установках с движением груза вниз, напротив, если натяжение определено по второму условию, бывает соблюдено и первое. Если одно из условий не соблюдено, то натяжение ленты необходимо соответствующим образом повысить, выполнив перерасчет. Поэтому во избежание необходимости перерасчетов следует определять потребную величину натяжения ленты на установках с движением груза по горизонтали и вверх, исходя из первого условия и проверять по второму, а на установках с движением груза вниз – рассчитывать по второму условию и проверять по первому.
Тяговое усилие определяется по следующим формулам
для двигательного режима
Wo = Sнб – Sсб + kпр(Sнб + Sсб);
для генераторного режима
Wo = Sнб – Sсб - kпр(Sнб + Sсб),
где
Sнб – натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан, Н;
Sсб – натяжение ленты в точке сбегания с приводного барабана, Н;
kпр – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления движению ленты на приводном барабане, kпр = 0,03…0,05.
Определив в предыдущем пункте действительное максимальное натяжение тягового органа , можно рассчитать допустимое усилие ленты и число прокладок (для тканевых лент) по следующим формулам:
для резинотканевой ленты:
для резинотросовой ленты:
где
m – запас прочности ленты (см. приложение 2);
– максимальное натяжение ленты, полученное методом обхода по контуру, Н;
i – число тканевых прокладок;
– разрывное усилие прокладки, Н/см;
– разрывное усилие 1 см ширины резинотросовой ленты, Н/см.
Определив значения i · σ и по таблицам (см. приложение 2), определяем тип тканевой прокладки, их число и разрывное усилие или тип резинотросовой ленты.
Примечание. При выборе конвейерных лент для участковых полустационарных конвейеров следует отдавать предпочтение резинотканевым конвейерным лентам, а для стационарных магистральных ленточных конвейеров – резинотросовым.
для двигательного режима
для генераторного режима
где
kз – коэффициент запаса мощности, kз = 1,1…1,2 (большее значение для бремсберговых конвейеров, меньшее для горизонтальных и уклонных);
– кпд привода, = 0,8…0,85.
Для генераторного режима необходимо проверить мощность холостого хода конвейера, т.к. она может оказаться больше, чем при номинальной загрузке.
Сопротивление движению ленты на грузовой ветви при холостом ходе, т.е. с ненагруженной лентой
= [(qл + q'p) ω · cos – qл · sin] L g, Н.
Суммарное сопротивление движению ленты конвейера при холостом ходе
, Н.
Потребная мощность двигателя при холостом ходе
Если Nпг ≥ Nпх, то принимаем Nп = Nпг, в противном случае Nп = Nпх.
Примечание. При холостом ходе > 0 и конвейерная установка работает в двигательном режиме.
Если установленная мощность двигателя ленточного конвейера Nу, выбранного по фактору «допустимая эксплуатационная производительность», больше потребной Nп, то выбор конвейера произведен верно. В противном случае необходимо вместо одного конвейера установить два одинаковой длины, либо выбрать другой тип ленточного конвейера с большей установленной мощностью и произвести перерасчет.
При установке 2-х конвейеров вместо одного нагрузка на тяговый орган будет меньше, следовательно можно выбрать менее прочную ленту или уменьшить число прокладок.
Построение диаграммы натяжения рассмотрим на примере упрощенной схемы уклонного конвейера, у которого приводной барабан установлен вверху, а угол наклона конвейера больше 5…6°. В этом конвейере сопротивление движения груженой ветви Wгр > 0, а порожней Wпор < 0 (см. рис. 5.1, 5.2).
Рис. 5.1. Упрощенная кинематическая схема конвейера
Диаграмма натяжения тягового органа фактически представляет собой зависимость S = f(L) и строится в масштабе. Поскольку ось отсчета натяжения нам еще не известна, поступаем следующим образом.
По оси абсцисс (ось х) откладываем длины отрезков, на которые разбит контур тягового органа, а по оси ординат (ось y) – сопротивления движению тягового органа на соответствующих отрезках, причем, если сопротивление движению конвейерной ленты больше нуля – откладываем его вверх, а если меньше нуля – вниз.
Выберем масштаб построения длин участков по оси х и сопротивлений по оси y. Например, 1 мм по оси х соответствует 50 м длины конвейерной ленты, а 1 мм по оси у соответствует 1 кН сил сопротивлений (или натяжения ленты).
Примечание. Длины криволинейных и прямолинейных участков расстояния между граничными точками которых значительно меньше, чем длина конвейера допускается на диаграмме натяжения не показывать или показывать условно (вне масштаба) таким образом, чтобы они были визуально заметны на диаграмме (2-3 мм).
Проводим в соответствующем масштабе одна от другой три перпендикуляра, соответствующие прямолинейным участкам контура тягового органа. Обозначим эти вертикальные линии в соответствии с нумерацией граничных точек участков, на которые разбит контур ленты, 1, 2-3, 4 (см. рис. 5.2).
На перпендикуляре 1 отметим произвольно точку . Поскольку у нас Wпор 0 от этой точки вниз отложим величину Wпор в соответствующем масштабе и сделаем отметку на вертикали. Через эту отметку проведем горизонтальную линию до пересечения с осью 2-3. Получим точку . Поскольку зависимость Wпор = f(L) прямолинейна соединим точки и прямой 1(см. рис. 5.2).
Отложим на средней вертикали вверх от точки 2…3 мм и поставим точку . Расстояние между точками и соответствует сопротивлению движению ленты на отклоняющем барабане (участок 2-3 на рис. 5.2). Поскольку сила сопротивления движению ленты на отклоняющем барабане всегда положительна то она будет всегда на диаграмме откладываться вверх. Соединяем точки и . От точки в соответствующем масштабе откладываем вверх (т.к. Wгр 0 в нашем примере) величину Wгр и делаем отметку. От этой отметки проводим горизонталь до пересечения с перпендикуляром 4, соответствующей точке набегания ленты на приводной барабан, и ставим на ней точку . Соединяем точки и отрезком 2.
Рис. 5.2. Диаграмма натяжения тягового органа
От точки вниз в соответствующем масштабе отложим величину , проведем горизонтальную ось, которую назовем осью по пробуксовке, и обозначим цифрой I. От точки с наименьшим натяжением на груженой ветви, в нашем примере это точка , в соответствующем масштабе отложим величину , проведем горизонтальную ось, назовем ее осью по провесу и обозначим цифрой II. Из двух осей I и II за ось отсчета натяжения конвейерной ленты примем нижнюю(в нашем примере ось I) (см. рис. 5.2).
Примечание. Если бы мы в нашем примере за ось отсчета приняли ось II, то условие S1 ≥ не было бы выполнено.
В некоторых случаях может получиться, что нижний из двух осей I и II окажется ось II.
От точки с наибольшим натяжением тягового органа (в нашем случае это точка ) отложим вниз величину допустимого усилия конвейерной ленты Sд в соответствующем масштабе и через полученную точку проведем горизонтальную ось, которую назовем осью по прочности и обозначим цифрой III (см. рис. 5.2). Если ось III окажется выше оси отсчета, то это означает, что лента не удовлетворяет условиям прочности. Условием обеспечения достаточной прочности ленты на разрыв является нахождение этой оси на диаграмме натяжения тягового органа ниже принятой оси отсчета.
На диаграмме показана величина тягового усилия Wо являющаяся разностью натяжений набегающих на приводной барабан и сбегающих с приводного барабана ветвей (расстояние между точками и ) (см. рис.5.2).
Диаграмма натяжения гибкого тягового органа позволяет определить натяжение ленты в любой точке по длине тягового органа.
В качестве примера выполним тяговый расчет ленточного конвейера 2Л80У, который был выбран в качестве транспортного устройства по конвейерному квершлагу пласта l2 шахты «Белицкая» п.о. «Красноармейскуголь» (см. главу 4).
Исходные данные для расчета:
Qэ – эксплуатационная производительность, Qэ = 466 т/ч;
L – длина транспортирования, L = 800 м;
– средний угол наклона выработки, = 0°.
Схема конвейера приведена на рис. 5.3.
Рис.5.3. Кинематическая схема конвейера 2Л80У
где v – скорость движения ленты конвейера, v = 2,0 м/с.
где
, – масса вращающихся частей роликоопор, при диаметре роликов 89 мм
= 15,4 кг, = 9,4 кг.
, – расстояние между роликоопорами на груженой и порожней ветвях, = 1,3 м, = 2,6 м (см. приложение 2).
Н,
где
– установленная мощность двигателя, = 110 кВт.
Максимально возможное натяжение конвейерной ленты
где
α – угол обхвата приводных барабанов, α = 470° или 8,2 рад;
μ – коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном (огнестойкая обкладка, барабан без футеровки, выработка не примыкает к очистному забою) (см. приложение 2), μ = 0,25;
– тяговый фактор, = 7,77.
По величине Smax выбираем тип конвейерной ленты (см. приложение 2)
где
i · σ – суммарное разрывное усилие всех прокладок конвейерной ленты, Н/см;
i – число прокладок;
σ – разрывное усилие одной прокладки, Н/см;
В – ширина ленты, В = 80 см;
m – запас прочности конвейерной ленты, m = 8,5 (см. приложение 2).
Принимаем конвейерную ленту ТА-100 с пятью прокладками, для которой σ = 980 Н/см, а i · σ = 5 · 980 = 4900 Н/см.
Погонная масса 1 метра конвейерной ленты с 5-ю прокладками ТА-100 составляет: qл = 10,8 кг/м (см. приложение 2).
Wгр = (qл+q'p+q)ω·g·Lг = (10,8+11,8+64,7)0,04·9,81·800 = 27406 Н,
где
ω – коэффициент сопротивления движению ленты (см. приложение 2), ω = 0,04;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Lг – длина груженой ветви ленточного конвейера, Lг = 800 м.
Wпор = (qл + q''p )·ω·g·Lп = (10,8 + 9,4)0,04·9,81·750 = 5945 Н,
где
Lп – длина порожней ветви ленточного конвейера, Lп = 750 м.
= 1,2 (27406 + 5945) = 40021 Н,
где
k – коэффициент, учитывающий местные сопротивления движению ленты (см. приложение 2), k = 1,2.
≥ 5 (q + qл) · g · = 5 (64,7 + 10,8) · 9,81 · 1,3 = 4814 Н.
где
kт – коэффициент запаса сил сцепления, kт = 1,2.
Вначале определим натяжение тягового органа в характерных точках по длине конвейера методом обхода его по контуру.
Чтобы предотвратить проскальзывание конвейерной ленты на приводном барабане, должно быть выполнено следующее условие:
S1 ≥ .
В нашем примере = 7094 Н. Примем S1 = 7100Н.
Ввиду того, что расстояние 1-2 мало по сравнению с длиной конвейера, считаем, что
S2 = S1 = 7100 H;
S3 = S2 + W2-3 = S2 + 0,04 S2 = 1,04 S2 = 1,04 · 7100 = 7384 Н.
Примечание. Поскольку S1 > и натяжение конвейерной ленты постоянно возрастает от точки 1 до точки 10 в горизонтальном ленточном конвейере условие отсутствия провеса ленты на груженой ветви сверх допустимой нормы можно не проверять – оно выполнено.
S4 = S3 + W3-4 = S3 + Wпор = 7384 + 5945 = 13329 Н;
S5 = S4 + W4-5 = S4 + 0,04 S4 = 1,04 S4 = 13862 H;
S6 = S5 +W5-6 = S5 +Wгр = 13400 + 27406 = 41268 Н;
S7 = S6 + W6-7 = S6 + 0,04S6 = 1,04 S6 = 42919 H.
Поскольку длины участков 7-8 и 9-10 малы по сравнению с длиной конвейера, ими пренебрегаем и считаем, что
S8 = S7 = 42919 H;
S10 = S9;
S9 = S8 +W8-9 = S8 + 0,04S8 = 1,04S8 = 44636 H;
S10 = S9 = 44636 H.
Натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан
Sнб = S10 = 44636 Н.
Wo = Sнб – Sсб + kпр (Sнб + Sсб) =
= 44636 – 7100 + 0,03 (44636 + 7100) = 39088 Н,
где
kпр – коэффициент сопротивления движению ленты на приводном барабане, kпр = 0,03.
Примечания. Различие значений W'o и Wo объясняется завышенным или наоборот заниженным значением коэффициента учета местных сопротивлений k. Расчет Wо по формуле Wo = Sнб – Sсб + kпр (Sнб + Sсб) более точен, т.к. с достаточной для инженерных расчетов точностью учитывает сопротивления движению ленты по контуру конвейера в отличии от формулы , где коэффициент учета местных сопротивлений k берется ориентировочно, в зависимости от длины конвейера.
Разница Δ = Wo – W'o при расчете компенсируется величиной kт, поэтому в определении нового значения по Wo и перерасчете натяжения тягового органа методом «обхода по контуру» нет необходимости.
Действительное максимальное натяжение конвейерной ленты по результатам расчета составляет: = S10 = 44636 H.
Допустимое усилие конвейерной ленты Sд ≥ .
По таблицам (см. приложение 2) выбираем окончательно тип и число тканевых прокладок. Поскольку уменьшение числа прокладок ленты на одну снижает допустимое усилие тягового органа до 36895 Н, то оставляем ранее принятую нами конвейерную ленту ТА-100 с пятью прокладками.
где
kз – коэффициент запаса мощности, kз=1,1;
η – кпд привода, η = 0,85.
Установленная мощность двигателей конвейера 2Л80У составляет Nу = 110 кВт. Поскольку Nу > Nп, то конвейер будет нормально работать на длине транспортирования 800 м с эксплуатационной производительностью Qэ = 466 т/ч.
Рис. 5.4. Диаграмма натяжения тягового органа
конвейера 2Л80У
В качестве примера выполним тяговый расчет ленточного конвейера 1ЛБ80, который был выбран в качестве транспортного устройства основного грузопотока по бремсбергу пласта m2 шахты «Белицкая» п.о. «Красноармейскуголь» (см. выше).
Исходные данные для расчета:
Qэ – эксплуатационная производительность, Qэ = 100,7 т/ч;
L – длина транспортирования, L = 600 м;
– средний угол наклона выработки, = -7°.
Кинематическая схема конвейера приведена на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Схема конвейера 1ЛБ80
где v – скорость движения ленты конвейера, v = 1,6 м/с.
где
, – масса вращающихся частей роликоопор, при диаметре роликов 89 мм
= 15,4 кг, = 9,4 кг;
, – расстояние между роликоопорами на груженой и порожней ветвях, = 1,3 м, = 2,6 м (см. приложение 2).
Н,
где
– установленная мощность двигателя, = 55 кВт.
Максимально возможное натяжение конвейерной ленты
где
α – угол обхвата приводных барабанов, α = 440° или 7,7 рад;
μ – коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном (огнестойкая обкладка, барабан без футеровки, выработка не примыкает к очистному забою) (см. приложение 2), μ = 0,25;
– тяговый фактор, = 6,86.
По величине Smax выбираем тип конвейерной ленты (см. приложение 2)
где
i · σ – суммарное разрывное усилие всех прокладок конвейерной ленты, Н/см;
i – число прокладок;
σ – разрывное усилие одной прокладки, Н/см;
В – ширина ленты, В = 80 см;
m – запас прочности конвейерной ленты, m = 8,5 (см. приложение 2).
В качестве тягового органа конвейера 1ЛБ80 предварительно принимаем конвейерную ленту ТА-100 с четырьмя тканевыми прокладками, для которой σ = 980 Н/см, а
i · σ = 4 · 980 = 3920 Н/см.
Погонная масса выбранной нами ленты составляет qл=9,84 Н/см (см. приложение 2).
Wгр = [(qл+q'p+q)·ω·соs - (qл+q)·sin·g·Lг =
=[(9,84+11,8+17,5)·0,04·cos7°- (9,84+17,5)·sin7°]·9,81·600 =
= -10465 Н,
где
ω – коэффициент сопротивления движению ленты (см. приложение 2), ω = 0,04;
Lг – длина груженой ветви ленточного конвейера, Lг = 600 м.
Wпор = [(qл + q''p )·ω·cos + qл·sin ]g·Lп = [(9,84 +3,6)·0,04·cos7°+ +9,84·sin7°]9,81·590 = 10029 Н,
где
Lп – длина порожней ветви ленточного конвейера (см. рис. 5.5), Lп = 590 м.
W'o = k (Wгр + Wпор) = 1,3 (-10465 + 10029) = -567 Н,
где
k – коэффициент, учитывающий местные сопротивления движению ленты (см. приложение 2), k = 1,3.
Примечание. Знак «-» обозначает, что конвейер работает в генераторном режиме.
≥ 5 (q + qл) · g · = 5 (17,5 + 9,84) · 9,81 · 1,3 = 1743 Н.
,
где
kт – коэффициент запаса сил сцепления, kт = 1,2.
Определим натяжение тягового органа в характерных точках по длине конвейера методом обхода его по контуру .
Натяжение конвейерной ленты в точке ее сбегания с приводного барабана – S1 (точка 1 на рис. 5.5). Чтобы предотвратить проскальзывание конвейерной ленты на приводном барабане, должно быть выполнено следующее условие:
S1 ≥ .
В нашем примере = 797 Н. Примем S1 = 1750 H.
Ввиду того, что расстояние 5-6 мало по сравнению с длиной конвейера, им пренебрегаем.
S1 = 1750 H;
S2 = S1 + W1-2 = S1 + Wпор = 1750 + 10029 = 11779 Н;
S3 = S2 + W2-3 = S2 + 0,04S2 = 1,04 S2 = 12250 H;
S4 = S3 + W3-4 = S3 + Wгр = 12250 - 10465 = 1785 Н.
Минимальное натяжение ленты на груженой ветви имеет точка 4, т.е. S4 = 1785 H, а =1743 H, и условие отсутствия чрезмерного провеса ленты на груженой ветви S4 ≥ выполняется.
Примечание. Для бремсбергового конвейера расчет натяжения ленты можно начать с точки с минимальным натяжением на груженой ветви, приняв его равным величине , а затем проверить условие S1 ≥ . Если условие отсутствия пробуксовки ленты на приводном барабане не выполняется, то следует принять S1 = . Условие чрезмерного провеса ленты на груженой ветви в этом пункте проверять нет необходимости – оно будет выполнено. Но для построения диаграммы натяжений тягового органа перерасчет методом обхода контура по точкам придется выполнить заново.
S5 = S4 +W4-5 = S4 + 0,04S4 = 1,04S4 = 1846 H;
S6 = S5 = 1846 Н.
Wo = Sнб – Sсб - kпр (Sнб + Sсб) =
= 1846 – 1750 - 0,05 (1846 + 1750) = -84 Н.
где
kпр – коэффициент сопротивления движению ленты на приводном барабане, kпр = 0,05.
Действительное максимальное натяжение конвейерной ленты по результатам расчета составляет:
= S3 = 12250 H.
Допустимое усилие конвейерной ленты Sд ≥ .
По таблицам (см. приложение 2) выбираем окончательно тип и число тканевых прокладок.
.
Выбираем конвейерную ленту с тремя тканевыми прокладками ТА-100 допустимая прочность которой
Погонная масса конвейерной ленты с 3-мя прокладками ТА-100 составляет = 8,9 кг/м.
При транспортировании конвейером груза:
где
kз – коэффициент запаса мощности, kз=1,1;
η – КПД привода, η = 0,8.
Проверка мощности двигателя при холостом ходе.
Сопротивление движению груженой ветви ленты при холостом ходе:
= (+ )·ω соs - ·sin·g·Lг =
=[(8,9+11,8) 0,04 ·cos7°- 8,9 sin7° ]·9,81·600 = -1547 Н,
Сопротивление движению порожней ветви (с учетом новой погонной массы ленты):
Wпор = [(+)·ω·cos +sin ]·g·Lп =
=[(8,9 +3,6)·0,04·cos7°+ 8,9·sin7°]·9,81 · 590 = 9150 Н.
Тяговое усилие при холостом ходе
Wох = k (+ Wпор) = 1,3(-1547 + 9150) = 9884 Н.
Поскольку Wох> 0, то конвейер работает в двигательном режиме (привод преодолевает силы сопротивления). В этом случае:
.
Так как >, то для расчета натяжений конвейерной ленты при холостом ходе примем:
S1= = 2024 Н,
и условие отсутствия пробуксовки ленты на приводном барабане будет соблюдено для обеих режимов работы транспортной установки.
Примечание. Если принять S1= то, при холостом ходе будет иметь место пробуксовка ленты на приводном барабане, так как условие S1≥ = 2024 Н не будет выполнено. Перерасчет натяжений конвейерной ленты при работе транспортного устройства под нагрузкой можно не выполнять, т.к. разность значений и не велика.
S1 = 2024 H;
S2 = S1 + W1-2 = S1 + Wпор = 2024 + 9150 = 11174 Н;
S3 = S2 + W2-3 = S2 + 0,04S2 = 1,04 S2 = 11621 H;
S4 = S3 + W3-4 = S3 + = 11621 - 1547 = 10074 Н.
Так как условие S4 ≥ соблюдено то условие отсутствия чрезмерного провеса ленты на груженой ветви выполнено.
S5 = S4 +W4-5 = S4 + 0,04S4 = 1,04S4 = 10477 H;
S6 = S5 = 10477 Н;
= 10477 Н.
Общее тяговое усилие на приводе при холостом ходе конвейера
Woх = – Sсб + kпр ( + Sсб) =
= 10477 – 2024 + 0,04 (10477 + 2024) = 8953 Н.
Уточненная потребная мощность двигателей при холостом ходе конвейера составляет (конвейер в этом случае работает в двигательном режиме):
Поскольку потребная мощность двигателей при холостом ходе больше, чем при работе конвейера под нагрузкой (Nпх > Nп) к дальнейшему расчету принимаем величину Nпх.
Установленная мощность двигателей конвейера 1ЛБ80 составляет Nу = 55 кВт. Поскольку Nу > Nпх, то конвейер будет работать без перегрузок на длине транспортирования 600 м с эксплуатационной производительностью Qэ = 100,7 т/ч.
Примечание. После перерасчета натяжения конвейерной ленты методом обхода контура по точкам при холостом режиме его работы следует проверить, выдерживает ли тяговый орган максимальную нагрузку в этом режиме. В данном примере максимальное натяжение ленты при холостом ходе = S3 = 11621 H. Допустимое усилие конвейерной ленты Sд = 27670 Н. Следовательно, тяговый орган выдержит максимальную нагрузку при холостом режиме работы конвейера.
Диаграмма натяжения ленты с 3-мя прокладками ТА-100 конвейера 1ЛБ80 работающего под нагрузкой приведена на рис. 5.6.
Рис. 5.6. Диаграмма натяжения тягового органа
конвейера 1ЛБ80
В качестве примера выполним тяговый расчет ленточного конвейера 2Л100У, который используется в качестве транспортного устройства по уклону блока №5 шахты «Красноармейская – Западная№1». Расчет грузопотоков по данным горно - геологическим условиям был произведен выше. Схема транспорта аналогична приведенной на рис 2.24.
Исходные данные для расчета:
Qэ – эксплуатационная производительность, Qэ = 290 т/ч;
L – длина транспортирования, L = 550 м;
– средний угол наклона выработки, = 6°;
Nу – установленная мощность двигателей, N = 220 кВт .
Кинематическая схема конвейера приведена на рис. 5.7 .
Рис. 5.7. Кинематическая схема конвейера 2Л100У
где v – скорость движения ленты конвейера, v = 2,5 м/с.
где
, – масса вращающихся частей роликоопор, при диаметре роликов 127 мм (см. приложение 2)
= 25 кг, = 21,5 кг.
, – расстояние между роликоопорами на груженой и порожней ветви, = 1,2 м, = 2,4 м.
Н,
где
– установленная мощность двигателя, = 220 кВт.
где
α – угол обхвата приводных барабанов, α = 440° или 7,7 рад;
μ – коэффициент сцепления ленты с приводным барабаном (огнестойкая обкладка, футерованный резиной барабан, выработка не примыкает к очистному забою) (см. приложение 2), μ = 0,3;
– тяговый фактор, = 10,1.
По величине Smax выбираем тип конвейерной ленты (см. приложение 2)
где
i · σ – суммарное разрывное усилие всех прокладок конвейерной ленты, Н/см;
i – число прокладок;
σ – разрывное усилие одной прокладки, Н/см;
В – ширина ленты, В = 100 см;
m – запас прочности конвейерной ленты, m = 8,5 (см. приложение 2).
Предварительно принимаем конвейерную ленту 2РШТЛК-200 с тремя тканевыми прокладками ТК-200, для которой σ = 1960 Н/см, а
i · σ = 3 · 1960 = 5880 Н/см.
Погонная масса 1 метра конвейерной ленты 2РШТЛК-200 составляет: qл = 13,4 кг/м (см. приложение 2).
Wгр = [(qл+q'p+q)·ω·соs + (qл+q)·sin·g·Lг =
=[(13,4+20,8+32,2)·0,035·cos6°+ (13,4+32,2)·sin6°]·9,81·550 =
= 38188 Н,
где
ω – коэффициент сопротивления движению ленты (см. приложение 2), ω = 0,035;
Lг – длина груженой ветви ленточного конвейера Lг = 550 м.
Wпор = [(qл + q''p )·ω·cos - qл·sin ]g·Lп = [(13,4 + 8,9)·0,035·cos6°-
- 13,4·sin6°]9,81·500 = - 3063 Н,
где
Lп – длина порожней ветви ленточного конвейера, Lп = 500 м.
= k (Wгр + Wпор) = 1,3 (38188 – 3063) = 45663 Н,
где
k – коэффициент, учитывающий местные сопротивления движению ленты (см. приложение 2), k = 1,3.
≥ 5 (q + qл) · g · = 5 (32,2 + 13,4) · 9,81 · 1,2 = 2684 Н.
где
kт – коэффициент запаса сил сцепления, kт = 1,2.
Во избежание проскальзывания конвейерной ленты на приводном барабане должно быть выполнено следующее условие:
S1 ≥ .
В нашем примере = 6021 Н. Примем S1 = 6050 Н.
Ввиду того, что длина участка 1-2 мала по сравнению с длиной конвейера, считаем, что
S2 = S1 = 6050 H;
S3 = S2 + W2-3 = S2 + 0,05 S2 = 1,05 S2 = 1,05 · 6050 = 6353 Н;
S4 = S3 + W3-4 = S3 + Wпор = 6353 - 3063 = 3290 Н;
S5 = S4 + W4-5 = S4 + 0,05 S4 = 1,05 S4 = 3455 H.
Точка 5 имеет минимальное натяжение ленты на груженой ветви т.к. S5 = 3455 H, а =2684 H, и условие отсутствия чрезмерного провеса ленты на груженой ветви S5 ≥ выполняется.
S6 = S5 +W5-6 = S5 +Wгр = 3455 + 38188 = 41633 Н;
S7 = S6 + W6-7 = S6 + 0,05S6 = 1,05 S6 = 43725 H.
Поскольку длины участков 7-8 и 9-10 малы по сравнению с длиной конвейера, ими пренебрегаем и считаем, что
S8 = S7 = 43725 H;
S10 = S9;
S9 = S8 +W8-9 = S8 + 0,05S8 = 1,05S8 = 45911 H;
S10 = S9 = 45911 H.
Натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан
Sнб = S10 = 45911 Н.
Общее тяговое усилие привода.
Wo = Sнб – Sсб + kпр (Sнб + Sсб) =
= 45911 – 6050 + 0,04 (45911 + 6050) = 41939 Н.
где
kпр – коэффициент сопротивления движению ленты на приводном барабане, kпр = 0,04.
Действительное максимальное натяжение конвейерной ленты по результатам расчета составляет:
= S10 = 45911 H.
Требуемое допустимое усилие конвейерной ленты Sд ≥ .
По таблицам (см. приложение 2) выбираем окончательно тип и число тканевых прокладок.
Примечание. В пункте 3 тягового расчета мы выбрали конвейерную ленту по максимальному натяжению
Smax = 69150 Н, которое больше, чем = 45911 Н. В связи с этим есть возможность уменьшить число прокладок ленты или подобрать прокладки меньшей прочности, что уменьшит стоимость ленты, ее вес, толщину и жесткость.
Окончательно выбираем конвейерную ленту 2ШТК-150 с тремя тканевыми прокладками ТК-150 разрывная прочность которой
Примечание. Погонная масса конвейерной ленты с 3-мя прокладками ТК-150 составляет = 11,7 кг/м, что на
1,7 кг/м меньше расчетной qл = 13,4 кг/м. Так как разность между qл и составляет менее 2% от погонной нагрузки роликоопор и транспортируемого материала, перерасчет Wгр и Wпор можно не производить и считать точность полученных результатов достаточной для инженерных расчетов.
где
kз – коэффициент запаса мощности, kз=1,2;
η – кпд привода, η = 0,8.
Установленная мощность двигателей конвейера 2Л100У составляет Nу = 220 кВт. Поскольку Nу > Nп, то конвейер будет нормально работать на длине транспортирования 550 м с эксплуатационной производительностью Qэ = 290 т/ч.
Рис. 5.8. Диаграмма натяжения тягового органа
конвейера 2Л100У
Одной из важнейших задач оперативного управления шахтным транспортом является оценка резервов его пропускной способности, позволяющая определить потенциальные возможности обеспечения грузоперевозок полезного ископаемого от забоя до поверхности.
Решение подобной задачи затруднено тем, что анализ резервов необходимо проводить в строгом соответствии с изменяющимися условиями технологического процесса, парка транспортного оборудования и развития структуры транспортной системы. Только в условиях функционирования автоматизированной системы управления (АСУ) появляется возможность осуществлять сбор, обработку и выдачу информации о резервах системы подземного транспорта и использовать ее для оперативного управления.
Вся аналоговая, дискретная и нормативно-справочная информация, которая в условиях функционирования АСУ передается посредством датчиков через различные каналы связи и хранится в памяти ЭВМ, характеризует определенную технологическую ситуацию при транспортировании горной массы в подземных условиях.
Проведенные исследования, обзор работ по совершенствованию технологии, организации систем транспорта действующих шахт позволяет сделать вывод о соответствии пропускных способностей смежных транспортных цепей различных иерархических уровней от выемочного участка, блока или крыла шахты, магистральных капитальных выработок, примыкающих к околоствольному двору и скиповому подъему, и наличие в системе «узких» мест в транспортировании. Выполненные работы дают возможность представить алгоритм установления резервов пропускной способности систем.
Задача решается сетевым методом, позволяющим воспроизвести и проанализировать структуру транспортного процесса. Научной основой сетевых методов является теория графов.
В качестве математической модели задачи принимают последовательный (многоуровневый) древовидный граф, имеющий несколько уровней, на которых располагаются вершины.
На начальном этапе на основе универсальной математической модели определения пропускной способности подземного транспорта строят реальную расчетную схему транспорта.
Для создания универсальной математической модели определения резервов пропускной способности подземного транспорта следует исходить из наличия генеральной иерархической транспортной схемы древовидной структуры.
На приведенной на рис.5.9 генеральной схеме имеются 18 вершин, соответствующих возможным 18 очистным и подготовительным забоям, и 9 схемных узлов, соответствующих девяти узлам стыковки конвейеров (погрузочным, перегрузочным пунктам и т.д.). При необходимости количество вершин – забоев и узлов – погрузочных пунктов может быть увеличено или сокращено в соответствии с технологической схемой транспорта шахты. На расчетной схеме транспорта целесообразно показать не только номера забоев участков, но и обозначить название выработок. Действующие транспортные линии – цепи следует выделять на расчетной схеме жирными линиями. Любая реальная расчетная схема получается из генеральной путем простановки признаков наличия вершин по первому (I) уровню иерархии и узлов дерева по всем остальным нижележащим уровням согласно технологической схеме подземного транспорта.
Рис.5.9. Генеральная и реальная расчетные схемы транспорта
На первом уровне (I) иерархии отмечаются все участковые транспортные линии (1–1, 1–2, 1–3, ..., 1–К). Их количество К должно соответствовать количеству очистных забоев, обслуживаемых транспортной системой.
Второму уровню (II) иерархии соответствуют промежуточные сборные линии, находящиеся в пределах выемочного участка и предназначенные для транспортирования угля более чем из одного очистного забоя (одновременно работающие или с последовательной отработкой).
На третьем уровне (III) – сборные транспортные линии, предназначенные для транспортирования добычи от блока, или крыла шахты.
Четвертый уровень (IV) представляет собой конвейерный подъем или транспортные линии, примыкающие к скиповому подъему. При этом, если в реальной схеме транспорта шахты на четвертом уровне имеется более одной транспортной линии, каждый район схемы транспорта, примыкающий к своей транспортной линии четвертого уровня, должен быть рассмотрен отдельно.
Если в технологической схеме подземного транспорта шахты отсутствуют транспортные линии, т. е. если транспортные линии какого-либо уровня примыкают непосредственно к линиям более высоких уровней, минуя при этом один промежуточный уровень или несколько, то эти фиктивные транспортные линии отмечаются пунктирными линиями. На составленную таким образом расчетную схему транспорта наносятся существующие промежуточные емкости.
Если емкость находится не в узле транспортной схемы, то ее положение фиксируется в промежутке транспортной линии.
Расчет резервов ведется по каждой транспортной линии (ветке дерева) и затем суммируется по каждому уровню иерархии.
Резервы пропускной способности для транспортной системы в целом определяются из условия
,
где
Rj и R – резервы j-гo вида по системе в целом и по уровню 1 ≤ y ≤ 4.
Для определения любого j-гo резерва по транспортной линии необходимо знать горнотехнические условия эксплуатации, технические данные средств транспорта, а также организационные условия и технологические параметры системы конвейерного транспорта. Кроме того, необходимо определить:
Технически возможная производительность конвейеров в заданных условиях эксплуатации определяется в зависимости от допускаемой погонной нагрузки грузонесущего органа по формуле
Qт = qдоп ∙ v, т/мин,
где
qдоп – допускаемая погонная массовая нагрузка грузонесущего полотна конвейера, т/м;
v – скорость движения ленты конвейера, м/мин.
Ее минимальное значение устанавливается по трем факторам:
Величина допускаемой погонной нагрузки по несущей способности тягового органа q1 определяется по формулам:
q1 =С ∙ С1 ∙ В2 ∙ , т/м,
где
С – коэффициент производительности конвейера в зависимости от угла наклона роликов;
С1– коэффициент производительности, учитывающий угол установки конвейера;
В – ширина ленты;
– насыпная плотность транспортируемого материала, т/м3;
q1 =С2 ∙ ∙ , т/м,
где
В1 – ширина грузонесущего органа, м;
C2 – коэффициент, учитывающий отношение ширины грузонесущего органа к высоте бортов (для скребковых конвейеров С2 = 0,25 и для пластинчатых С2 =0,30).
Величина допускаемой погонной массовой нагрузки q2 по тяговому усилию привода устанавливается:
, (5.7)
где
W0 – тяговое усилие создаваемое приводом конвейера, Н;
qл – масса 1м ленты, кг/м;
q– масса 1м вращающихся частей роликов груженой ветви, кг/м;
q– масса 1 м вращающихся частей роликов порожней ветви, кг/м;
ω – коэффициент сопротивления движению лент конвейеров;
L – длина конвейера, м;
– угол установки конвейера, град;
kт – коэффициент запаса сил трения.
Величина W0 зависит от мощности двигателей конвейера и рассчитывается:
где
N – мощность двигателей конвейера, кВт;
η – к.п.д. передаточного механизма привода;
kз – коэффициент запаса мощности;
v – скорость движения грузонесущего полотна, м/с;
(5.8)
где
f – коэффициент сопротивления движению скребкового тягового органа конвейера;
f ' – коэффициент сопротивления движению груза;
q0 – масса одного метра тягового органа, кг/м;
k1 – коэффициент учёта местных сопротивлений движению, k1 = 1,05…1,10;
S0 – первоначальное натяжение цепи, S0 = 500…1000 Н;
(5.9)
где
ω'' – общий коэффициент сопротивления движению ходовых кареток по направляющим;
k2 – коэффициент учета местных сопротивлений движению, k2 = 1,03…1,08.
Величина допускаемой погонной нагрузки из условия прочности тягового органа q3 определяется по формулам (5.7, 5.8, 5.9) только вместо величины W0 принимается значение W– возможное окружное усилие из условия допустимого натяжения тягового органа. Величина последнего зависит от места расположения привода и направления транспортирования груза:
для ленточных конвейеров при любом месте расположения привода и направлении транспортирования груза, если Wгр > 0:
Если привод расположен внизу и доставка груза осуществляется вниз, то
Если привод расположен вверху, доставка груза осуществляется вниз, и Wгр< 0, то
а при > Wпор:
где
μ – коэффициент сцепления ленты с барабаном;
– угол обхвата лентой барабана, град;
Sд – допустимое натяжение тягового органа, Н,
, Н,
где
Sр – разрывное усилие тягового органа, Н;
m – коэффициент запаса прочности.
Для скребковых и пластинчатых конвейеров:
, Н,
где
kц – коэффициент неравномерности загрузки тяговых цепей(для одноцепного конвейера kц = 1, для двухцепного kц = 0,6).
После определения величин q1, q2 и q3 для каждого конвейера выбирается наименьшее значение на основании которого рассчитывается допускаемая производительность каждого конвейера и проводится расчет резервов пропускной способности. Оцениваются следующие виды резервов транспортных линий и всей системы: производительность, время, пропускная способность и технологические емкости. Оценка величины резервов пропускной способности осуществляется путем расчета коэффициентов каждого вида резерва.
Резерв производительности конвейерной линии разделяют на технологический и технический. Предварительно рассчитываются величины соответствующих резервов для каждой конвейерной установки, а величина резерва всей транспортной линии принимается по минимальному значению из полученных.
Технологический резерв производительности конвейерной линии обусловлен неравномерностью поступающего на конвейер грузопотока, и величина его коэффициента рассчитывается по формуле
где
Qэ – эксплуатационная нагрузка, т/ч.
Технический резерв производительности этой линии зависит от возможностей средств транспорта в заданных условиях эксплуатации и устанавливается по формуле
где
Qт – технически возможная производительность, т/мин.
Величина резерва производительности конвейера определяется совокупностью технологического и технического резервов, а величина коэффициента резерва производительности – зависимостью
При загрузке конвейера из усредняющей емкости величина технологического резерва производительности равна нулю (r1=0). При этом величина резерва производительности определяется только техническими возможностями конвейеров
где
Qб – производительность разгрузки бункера, т/ч.
В случае загрузки конвейера равномерным грузопотоком из емкости и неравномерным из одного очистного забоя величины коэффициентов резерва производительности определяются по формулам:
Величина общего резерва производительности в этом случае устанавливается по формуле
При загрузке конвейера несколькими грузопотоками, распределенными по длине конвейера, определяется величина интенсивности средневзвешенного среднего минутного грузопотока по формуле
т/мин.
В этом случае коэффициенты резервов производительности:
Коэффициенты показывают наличие следующих резервов: технологического, технического и производительности каждой конвейерной установки.
Знак «–» любого из видов резерва свидетельствует о наличии «узкого» места в данной точке транспортной системы.
Резерв производительности конвейера в абсолютных величинах (т/мин) определяется по формулам:
Резерв времени работы конвейерной линии обусловлен отказами (конечной надежностью) собственно транспортных установок и характером поступления грузопотоков из очистных забоев (наличие промежутков непрерывного поступления и отсутствие грузопотока).
Величина коэффициента резерва времени транспортной линии устанавливается по формуле
r4 = 1 – Ко.з.· ПКг i ,
где
Ко.з. – коэффициент поступления груза из очистного забоя;
ПКг i – произведение коэффициентов готовности конвейера транспортного маршрута забоя.
Коэффициент готовности – основной комплексный показатель надежности:
Кг=T0/(T0+Tв),
где
Т0 – наработка на отказ, характеризующая безотказность, ч;
Tв – среднее время восстановления, характеризующее ремонтопригодность машины в рассматриваемый период времени, ч.
Нормативные минимальные значения коэффициента готовности и сроков службы конвейеров различных типов, обусловленные соответствующими стандартами, даны в таблице 6.1. Практически, в отдельных случаях, конвейеры могут работать при коэффициенте готовности Кг = 0,98…0,99.
Большие значения коэффициента готовности достигаются путем повышения технического уровня конструкции конвейера или увеличения трудозатрат на обслуживание и ремонт.
Таблица 5.1.
|
Тип конвейера |
Кг |
Срок службы, год |
Ресурс до первого капитального ремонта, тыс. ч |
|
Ленточный: стационарный и полустационарный |
0,96 |
8 |
8000 – 1000 |
Значение каждого показателя надежности должно быть согласовано с соотношениями паспортных и фактических данных машины – режимом ее загрузки и условиями работы. Очевидно, что при недогрузке и перегрузке машины, при меньшей или большей скорости движения ленты показатели надежности будут различными. Это очень важное обстоятельство необходимо принимать во внимание при анализе тех или иных абсолютных значений показателей, полученных на основе обработки статистических данных.
В схемах комплексной механизации транспортно-технологических линий возможно последовательное (получившее наибольшее распространение), параллельное и комбинированное расположение отдельных конвейеров, составляющих общую систему.
Рис. 5.10. Схемы последовательного расположения отдельных конвейеров К1, К2, ... Кn в общей системе:
а – без резервных устройств (П1, П2 – приводы конвейеров 1, 2, ...);
б – с резервными устройствами ПР1, ПР2 ...;
в – с накопителями H у каждого конвейера;
г – с общим накопителем НС;
д – с дублирующими линиями Д у отдельных конвейеров;
е – с дублированием всей системы конвейеров
Последовательная система конвейеров может не иметь (рис. 5.10а, б) или иметь накопительные устройства у каждого отдельного конвейера (рис. 5.10в) или у всей системы (рис. 5.10г), иметь дублирующую линию по отдельным составляющим частям (рис. 5.10д) или всей системы в целом (рис. 5.10е). При отсутствии накопительных устройств остановка любого отдельного последовательно расположенного конвейера вызывает остановку (отказ) всей системы. В этом случае вероятность безотказной работы системы Рс из i-го числа конвейеров определяют как произведение вероятностей Рi безотказной работы каждого отдельного конвейера:
Общий коэффициент готовности системы
где
Кг.i – коэффициент готовности каждого конвейера системы.
Если в системе есть накопители, то непрерывность потока грузов сохраняется во всем рабочем периоде при tн tвimax. При tн tвimax система останавливается на время tв.с. = tвimax – tн (здесь tн – время действия (суммарный запас по времени) накопителя, ч; tвimax – максимальное время ликвидации отказа на конвейерах системы, ч).
При наличии полной резервной (дублирующей) линии время остановки системы составит лишь промежуток времени, необходимый для передачи сигнала и включения дублирующей линии. Последнюю имеют ленточные, пластинчатые, вибрационные и другие конвейеры в системах особого назначения, например, в цехах топливоподачи электростанций.
При определении вероятности безотказной работы Р (t) сложной системы необходимо расчленить ее на отдельные элементы, для каждого из которых отдельно определяют вероятность безотказной работы. Для этого широко используют структурные схемы, в которых каждый элемент характеризуется своим значением вероятности безотказной работы в течение заданного периода времени.
Наиболее характерен случай, когда отказ одного элемента выводит из строя всю систему. Обычно это имеет место при последовательном соединении элементов (рис.5.11а).
Рис. 5.11. Последовательное соединение элементов сложной системы: а – схема соединения; б – законы распределения сроков службы элементов
На рис. 5.11б показаны кривые распределения сроков службы f(t) для каждого элемента, которые могут быть получены на основе анализа отказов работы. Площадь характеризует вероятность отказа в заданном интервале времени, а вероятность безотказной работы будет равна Р(t) = 1 - F(t). Из рисунка 5.11 видно, что при увеличении периода Тр вероятность безотказной работы ряда элементов, а следовательно, и всей системы уменьшится, так как она равна
При одинаковых значениях Pi надежность системы будет равна
Из приведенных формул следует, что сложная система, составленная из большого числа элементов, соединенных последовательно, будет обладать малой надежностью. Так при числе элементов n = 10 с одинаковой вероятностью, равной 0,97, вероятность безотказной работы системы будет равна Р(t) = 0,9710=0,74.
Теория вероятностей дает ряд законов распределения случайных величин, которые используются для решения задач надежности. Нормальный закон распределения (Гаусса) в ряде случаев можно применять при износе и других постепенных отказах. При асимметричных законах распределения f(t) могут быть использованы законы Вейбулла, Релея, логарифмически нормальный, экспоненциальный или гамма-распределения. Основанием для выбора закона служат данные испытаний или сведения об аналогах.
Например, если выход из строя элементов системы связан с внезапными отказами, подчиняющимися экспоненциальному закону, то вероятность безотказной работы таких элементов определяют по формулам:
где
= 1/Тср – интенсивность отказов, которые являются обратной величиной средней наработки на отказ.
Вероятность безотказной работы такой системы будет равна
Для повышения надежности сложных систем применяют дублирование нагруженных элементов. В этом случае вероятность совместного появления всех отказов F (t) находят согласно теореме умножения
Например, если вероятность безотказной работы каждого элемента системы Pi = 0,90, а число параллельных элементов n = 3, то P(t) = 1 - (0,1)3 = 0,999. Таким образом, вероятность безотказной работы такой системы значительно повышается.
При загрузке конвейеров из емкости с интенсивностью Qб коэффициент резерва времени определяется по формуле:
r4 = 1 – ζ · Ко.з.· ПКг i ,
где
ζ = – отношение величины среднего грузопотока, поступающего в емкость, к производительности ее выгрузки.
В абсолютных величинах резерв времени транспортной линии в течение базового промежутка времени устанавливается по формуле:
,
где
Кгл – коэффициент готовности линии;
Т – продолжительность смены, мин.
Коэффициент резерва пропускной способности конвейерной линии рассчитывается по формуле:
а в абсолютных величинах (т/сутки) – по формуле:
где ncм – число добычных смен в сутки.
Резерв технологических емкостей дает возможность судить о наличии потенциальных возможностей транспорта для сооружения в его системе дополнительных бункеров.
Величины коэффициентов резервов аккумулирующей и усредняющей емкостей системы определяются по формулам:
где
Еа і, Еу і – фактические величины аккумулирующих и усредняющих емкостей, установленных в системе транспорта;
Еа max і, Еу max і – максимальные требуемые величины аккумулирующих и усредняющих емкостей.
Перед установлением величины r7 необходимо проверить соответствие установленных в конкретных местах транспортной системы величин аккумулирующих емкостей и требуемых для компенсации заданного объема простоев. Для этого определяются величины Еа max точки транспортной системы, в которой фактически находится емкость. При этом объем компенсации простоев Z должен быть скорректирован на величину произведения коэффициента готовности всех конвейеров до рассматриваемой емкости:
где
i = 1, 2, ..., R – количество конвейеров в линии, предшествующих емкости.
В дальнейших расчетах принимается минимальная величина емкости из полученной расчетом и фактически имеющейся в системе транспорта.
Величины Еу max определяются для каждой транспортной линии, транспортирующей грузопоток со своим коэффициентом неравномерности, по формуле
где
G1 – среднее время одного промежутка непрерывного поступления грузопотока, принимается по хронометражному наблюдению, мин.
Величины имеющихся усредняющих емкостей Еу перед расчетом резерва усредняющей емкости также необходимо сравнить с максимальной требуемой, и в расчете величины коэффициенте резерва принимается наименьшее из полученных значений. Получение значений величин r7 или r6 со знаком минус означает отсутствие резервов соответствующих видов технологических емкостей в системе и принимается r7 =0 или r6 =0.
Величины коэффициентов резервов ёмкости r6 и r7, равные 1, указывают на отсутствие емкостей в рассматриваемых пунктах транспортной системы, а величины R6 и R7 представляют собой те значения емкостей аккумулирующих и усредняющих бункеров, которые должны находиться в этих пунктах. Отрицательные значения коэффициентов r7 и r6 и величин R6 и R7 свидетельствуют об избыточной ёмкости в рассматриваемой точке системы и показывают её величину.
Величины резервов пропускной способности системы рассчитываются на основе величин резервов отдельных конвейерных линий, входящих в систему транспорта.
Величина каждого вида резерва для уровня иерархии системы определяется по формуле
,
где
– резерв пропускной способности n-го уровня иерархии системы;
R – количество конвейерных линий в n-м уровне иерархии системы;
– резерв пропускной способности i-й транспортной линии j-го вида резерва.
Оценка величины резервов пропускной способности транспортной системы в целом рассчитывается по формуле.
Приведенный алгоритм установления пропускной способности систем конвейерного транспорта действующих шахт может быть использован для управления различных уровней с применением персональных ЭВМ. Методы могут быть применимы и при использовании других видов транспорта.
Приведенные в соответствие пропускные способности различных транспортных звеньев обеспечивает эффективное транспортирование полезного ископаемого и создают предпосылки для повышения производственной мощности шахты.
170