Обоснование центрирующей способности новой конструкции барабанов ленточного конвейера
Loading...
Files
Date
2016
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днипропетровск
Abstract
RUS: Цель. В исследовании необходимо: 1) обосновать центрирующую способность барабанов новой конструкции ленточных конвейеров; 2) разработать методику расчета и определения рациональных конструктивных параметров барабанов в зависимости от технических параметров ленточного конвейера (длины конвейера, ширины ленты, производительности конвейера, диаметров приводного и натяжного барабанов и др.); 3) провести экспериментальные исследования работоспособности ленточного конвейера в производственных условиях, с целью определения величины динамических нагрузок и проведения сравнительной оценки эффективности центрирующей способности общепринятых и новой конструкций барабанов. Методика. Для обоснования эффективности центрирующей способности барабанов новой конструкции авторами разработана математическая модель взаимодействия ленты с барабаном. Математическое моделирование взаимодействия ленты с новой конструкцией барабанов сводится к составлению дифференциального уравнения движения ленты с учетом динамической составляющей и восстанавливающей силы. Данная модель позволила оценить движение ленты в поперечном направлении с учетом рассчитанных дополнительных динамических нагрузок и центрирующей силы на исследуемом ленточном конвейере с заданными техническими параметрами. Впервые предложена методика расчета и определения рациональных параметров барабанов, которая позволяет определять конструктивные параметры центрирующих участков в зависимости от механических свойств и геометрических параметров ленты. Результаты. С помощью математического моделирования научно обоснован эффект центрирующей способности новой конструкции барабана, которая обеспечивает устойчивое движение ленты вдоль продольной оси конвейера. Авторами сделаны следующие выводы: 1) разработана математическая модель взаимодействия ленты с новой конструкцией барабана, которая позволила описать движение ленты в поперечном направлении с учетом действия дополнительных динамических нагрузок и восстанавливающей силы; 2) предложена методика расчета и определения рациональных параметров новой конструкции барабанов, которая позволяет определить конструктивные параметры центрирующих участков; 3) проведены экспериментальные исследования ленточного конвейера с заданными техническими параметрами в производственных условиях, которые позволили определить величину динамических нагрузок во время разгона конвейера, а также оптимизировать время пуска с учетом этих нагрузок. Так, для стационарных конвейеров при увеличении времени разгона от 10–15 с до 24 с динамические нагрузки могут быть снижены с уровня 20–35 % до уровня 9–10 % от номинальных. Сравнительная оценка экспериментальных и расчетных значений величины динамических нагрузок дает расхождение до 4 %. Научная новизна. Впервые предложены теоретические инструменты, которые обосновывают эффективную работоспособность новой конструкции барабанов ленточных конвейеров, а также позволяют определить их
рациональные конструктивные параметры. Практическая значимость. Новые конструкции барабанов,
а также методика расчета их конструктивных параметров могут использоваться при проектировании новых и модернизации существующих ленточных конвейеров, что позволит минимизировать время внеплановых простоев оборудования и повысить долговечность конвейерной ленты.
UKR: Мета. У дослідженні необхідно: 1) обґрунтувати центруючу здатність барабанів нової конструкції стрічкових конвеєрів; 2) розробити методику розрахунку та визначення раціональних конструктивних параметрів барабанів залежно від технічних параметрів стрічкового конвеєра (довжини конвеєра, ширини стрічки, продуктивності конвеєра, діаметрів приводного і натяжного барабанів та ін.); 3) провести експериментальні дослідження працездатності стрічкового конвеєра у виробничих умовах із метою визначення величини динамічних навантажень та проведення порівняльної оцінки ефективності центруючої здатності загально-прийнятих та нової конструкцій барабанів. Методика. Для обґрунтування ефективності центруючої здатності барабанів нової конструкції, авторами розроблена математична модель взаємодії стрічки з барабаном. Математичне моделювання взаємодії стрічки з новою конструкцією барабанів зводиться до складання диференціального рівняння руху стрічки з урахуванням динамічної складової та відновлювальної сили. Ця модель дозволяє оцінити рух стрічки в поперечному напрямку з урахуванням розрахованих додаткових динамічних навантажень та центруючої сили на досліджуваному стрічковому конвеєрі із заданими технічними параметрами. Вперше запропонована методика розрахунку та визначення раціональних параметрів барабанів, яка дозволяє визначати конструктивні параметри центруючих ділянок, залежно від механічних властивостей та геометричних параметрів стрічки. Результати. За допомогою математичного моделювання науково обґрунтовано ефект центруючої здатності нової конструкції барабана, яка забезпечує стійкий рух стрічки уздовж поздовжньої осі конвеєра. Авторами зроблені наступні висновки: 1) розроблено математичну модель взаємодії стрічки з новою конструкцією барабана, яка дозволила описати рух стрічки в поперечному напрямку з урахуванням дії додаткових динамічних навантажень та відновлювальної сили; 2) запропонована методика розрахунку та визначення раціональних параметрів нової конструкції барабанів, яка дозволяє визначити конструктивні параметри центруючих ділянок; 3) проведені експериментальні дослідження стрічкового конвеєра із заданими технічними параметрами у виробничих умовах, які дозволили визначити величину динамічних навантажень під час розгону конвеєра, а також оптимізувати час пуску з урахуванням цих навантажень. Так, для стаціонарних конвеєрів при збільшенні часу розгону від 10–15 с до 24 с динамічні навантаження можуть бути знижені з рівня 20–35 % до рівня 9–10 % від номінальних. Порівняльна оцінка експериментальних та розрахункових значень величини динамічних навантажень дає розбіжність до 4 %. Наукова новизна. Вперше запропоновано теоретичні інструменти, які обґрунтовують ефективну працездатність нової конструкції барабанів стрічкових конвеєрів, а також дозволяють визначити їх раціональні конструктивні параметри. Практична значимість. Нові конструкції барабанів, а також методика розрахунку їх конструктивних параметрів можуть використовуватися при проектуванні нових та модернізації існуючих стрічкових конвеєрів, що дозволить мінімізувати час позапланових простоїв устаткування та підвищити довговічність конвеєрної стрічки.
ENG: Purpose. In the study it is necessary: 1) to justify aligning drums of a new design of belt conveyors; 2) to develop a method for calculating and determining the rational design parameters of drums depending on the technical parameters of the conveyor belt (the length of the conveyor, belt width, the performance of the conveyor, the diameter of the drive and tension drums, etc.); 3) to carry out pilot studies of efficiency conveyor belt in a production environment in order to determine the magnitude of dynamic loads and a comparative evaluation of the effectiveness of the centering ability of conventional and new designs of drums. Methodology. To substantiate the effectiveness of the centering ability of the drums of a new design by the authors developed a mathematical model of interaction of the tape with the drum. Mathematical simulation of tape reels with new design comes to drawing up a differential equation of the belt based on the dynamic component and restoring force. This model allowed us to estimate the movement of the tape in the transverse direction based on the calculated additional dynamic loads and forces on the investigated centering a conveyor belt with given specifications. For the first time the technique of calculating and determining the rational parameters of the drums, which allows determining the design parameters of the centering portions, depending on the mechanical properties and geometric parameters of the tape. Findings. With the help of mathematical modeling the scientifically substantiated effect of centering the ability of the new design of the drum, which ensures stable tape running along the longitudinal axis of the conveyor. The authors made the following conclusions: 1) the mathematical model of interaction with the new belt design of the drum, which allowed to describe the belt in the transverse direction in view of additional dynamic loads and renewable power was developed; 2) the method of calculation and determination of parameters of rational design of new barrels, which allows to determine the design parameters of centering areas was proposed ; 3) the experimental studies of conveyor belt with given technical parameters in a production environment, which allowed to determine the dynamic loads during the acceleration conveyor, as well as optimize the start time to reflect these pressures was conducted. Thus, stationary conveyors with increasing acceleration of time from 10-15 to 24 with dynamic loads can be reduced from the level of 20-35% to 9-10% of the nominal. Comparative evaluation of experimental and calculated values of the magnitude of dynamic loads makes the difference to 4%. Originality. For the first time offered the theoretical tools that justify the effective performance of a new design of the drums of belt conveyors, as well as allow us to determine their rational design parameters. Practical value. New designs of drums, their method of calculation and constructive parameters can be used in the design of new and modernization of existing belt conveyors that will minimize unplanned downtime and improve the durability of the belt.
UKR: Мета. У дослідженні необхідно: 1) обґрунтувати центруючу здатність барабанів нової конструкції стрічкових конвеєрів; 2) розробити методику розрахунку та визначення раціональних конструктивних параметрів барабанів залежно від технічних параметрів стрічкового конвеєра (довжини конвеєра, ширини стрічки, продуктивності конвеєра, діаметрів приводного і натяжного барабанів та ін.); 3) провести експериментальні дослідження працездатності стрічкового конвеєра у виробничих умовах із метою визначення величини динамічних навантажень та проведення порівняльної оцінки ефективності центруючої здатності загально-прийнятих та нової конструкцій барабанів. Методика. Для обґрунтування ефективності центруючої здатності барабанів нової конструкції, авторами розроблена математична модель взаємодії стрічки з барабаном. Математичне моделювання взаємодії стрічки з новою конструкцією барабанів зводиться до складання диференціального рівняння руху стрічки з урахуванням динамічної складової та відновлювальної сили. Ця модель дозволяє оцінити рух стрічки в поперечному напрямку з урахуванням розрахованих додаткових динамічних навантажень та центруючої сили на досліджуваному стрічковому конвеєрі із заданими технічними параметрами. Вперше запропонована методика розрахунку та визначення раціональних параметрів барабанів, яка дозволяє визначати конструктивні параметри центруючих ділянок, залежно від механічних властивостей та геометричних параметрів стрічки. Результати. За допомогою математичного моделювання науково обґрунтовано ефект центруючої здатності нової конструкції барабана, яка забезпечує стійкий рух стрічки уздовж поздовжньої осі конвеєра. Авторами зроблені наступні висновки: 1) розроблено математичну модель взаємодії стрічки з новою конструкцією барабана, яка дозволила описати рух стрічки в поперечному напрямку з урахуванням дії додаткових динамічних навантажень та відновлювальної сили; 2) запропонована методика розрахунку та визначення раціональних параметрів нової конструкції барабанів, яка дозволяє визначити конструктивні параметри центруючих ділянок; 3) проведені експериментальні дослідження стрічкового конвеєра із заданими технічними параметрами у виробничих умовах, які дозволили визначити величину динамічних навантажень під час розгону конвеєра, а також оптимізувати час пуску з урахуванням цих навантажень. Так, для стаціонарних конвеєрів при збільшенні часу розгону від 10–15 с до 24 с динамічні навантаження можуть бути знижені з рівня 20–35 % до рівня 9–10 % від номінальних. Порівняльна оцінка експериментальних та розрахункових значень величини динамічних навантажень дає розбіжність до 4 %. Наукова новизна. Вперше запропоновано теоретичні інструменти, які обґрунтовують ефективну працездатність нової конструкції барабанів стрічкових конвеєрів, а також дозволяють визначити їх раціональні конструктивні параметри. Практична значимість. Нові конструкції барабанів, а також методика розрахунку їх конструктивних параметрів можуть використовуватися при проектуванні нових та модернізації існуючих стрічкових конвеєрів, що дозволить мінімізувати час позапланових простоїв устаткування та підвищити довговічність конвеєрної стрічки.
ENG: Purpose. In the study it is necessary: 1) to justify aligning drums of a new design of belt conveyors; 2) to develop a method for calculating and determining the rational design parameters of drums depending on the technical parameters of the conveyor belt (the length of the conveyor, belt width, the performance of the conveyor, the diameter of the drive and tension drums, etc.); 3) to carry out pilot studies of efficiency conveyor belt in a production environment in order to determine the magnitude of dynamic loads and a comparative evaluation of the effectiveness of the centering ability of conventional and new designs of drums. Methodology. To substantiate the effectiveness of the centering ability of the drums of a new design by the authors developed a mathematical model of interaction of the tape with the drum. Mathematical simulation of tape reels with new design comes to drawing up a differential equation of the belt based on the dynamic component and restoring force. This model allowed us to estimate the movement of the tape in the transverse direction based on the calculated additional dynamic loads and forces on the investigated centering a conveyor belt with given specifications. For the first time the technique of calculating and determining the rational parameters of the drums, which allows determining the design parameters of the centering portions, depending on the mechanical properties and geometric parameters of the tape. Findings. With the help of mathematical modeling the scientifically substantiated effect of centering the ability of the new design of the drum, which ensures stable tape running along the longitudinal axis of the conveyor. The authors made the following conclusions: 1) the mathematical model of interaction with the new belt design of the drum, which allowed to describe the belt in the transverse direction in view of additional dynamic loads and renewable power was developed; 2) the method of calculation and determination of parameters of rational design of new barrels, which allows to determine the design parameters of centering areas was proposed ; 3) the experimental studies of conveyor belt with given technical parameters in a production environment, which allowed to determine the dynamic loads during the acceleration conveyor, as well as optimize the start time to reflect these pressures was conducted. Thus, stationary conveyors with increasing acceleration of time from 10-15 to 24 with dynamic loads can be reduced from the level of 20-35% to 9-10% of the nominal. Comparative evaluation of experimental and calculated values of the magnitude of dynamic loads makes the difference to 4%. Originality. For the first time offered the theoretical tools that justify the effective performance of a new design of the drums of belt conveyors, as well as allow us to determine their rational design parameters. Practical value. New designs of drums, their method of calculation and constructive parameters can be used in the design of new and modernization of existing belt conveyors that will minimize unplanned downtime and improve the durability of the belt.
Description
В. Суглобов: ORCID 0000-0003-1743-08944; С .Ракша: ORCID 0000-0002-4118-1341; П. Гринько: ORCID 0000-0002-6738-0058
Keywords
ленточный конвейер, барабаны, лента, самоцентрирование ленты, конструктивные параметры, математическая модель, стрічковий конвеєр, барабани, стрічка, самоцентрування стрічки, конструктивні параметри, математична модель, conveyor belt, drums, tape, self-centering of the tape, design parameters, mathematical model, КПММ
Citation
Суглобов В. В., Ракша С. В., Гринько П. А. Обоснование центрирующей способности новой конструкции барабанов ленточного конвейера. Наука та прогрес транспорту. 2016. № 1 (61). С. 158–168. doi: 10.15802/stp2016/61039.