книги / Скребковые конвейеры

ность прослойка (включения) абразивной породы /-го типа в вынимае­ мой части пласта, м; /* v простирание прослойка (включения) абра­ зивной породы /-го типа соответственно вдоль очистного забоя и в нап­ равлении его подвигания, м; /*р, fj°4 —простирание вдоль очистного забоя абразивных пород /-го типа соответственно в кровле и почве плас­ та, м; 1>*р, iff04 — простирание в направлении подвигания очистного забоя абразивных пород /-го типа соответственно в кровле и почве плас­

та, м; А	Д^поч	приращение зольности вынимаемой части
пласта за счет	засорения	угля породами соответственно кровли и
почвы, %.

Приращение зольности (%) вынимаемой части пласта за счет засоре­ ния угля породами кровли определяется по формуле

. " л . к ^ к р ^

д< р ---------------------------------------

Р^ л . к < % ) +Л/„р^по,>

где Мл к (АГ ) - мощность ложной кровли, а при ее отсутствии - ве­ личина засорения от кровли, м; Л/пр Шпоч) —мощность присечки поч­ вы, а при ее отсутствии —величина засорения от почвы, м; AAd —раз­ ность между средней зольностью добываемого угля и средней пластовой зольностью, %.

Приращение		зольности вынимаемой части пласта за счет засорения
угля породами почвы
AAd	= AAd -	AAd .
^ ^ п о ч		кр

Средневзвешенные значения условного напряжения сжатию о и условного радиуса R абразивных частиц

. 2	aiei	2 Д.е.
i - i	11	/ - 1
о = п		R = п
. 2 е,.		i = r
I -1	1

где е., Rp о. — соответственно объемная концентрация, условный радиус и условное напряжение сжатию частиц абразивной породы /-го типа.

Расчеты по приведенным формулам показывают, что полный сред­ ний ресурс рештачного става конвейера при производительностях от 600 до 3000 т/сут изменяется от 380 тыс. т до 3250 тыс. т.

Аналогичным образом рассчитывают в соответствии с ГОСТ 27.002— 9 80 %-й полный ресурс рештачного става.

2.5.СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ СКРЕБКА

СЧАСТИЧНЫМ КАЧЕНИЕМ КУЛАКА ПО НАПРАВЛЯЮЩИМ

Институтом горного дела им. А.А. Скочинского и харьковским ма­ шиностроительным заводом ’’Свет шахтера” разработан эксперименталь­ ный образец скребкового конвейера для эксплуатации в очистных за­ боях, на подготовительных работах и шахтном транспорте.

При эксплуатации в очистных забоях область применения конвейе­ ров подобного типа охватывает пласты мощностью от 0,6 до 5 м с углами* падения до 35° в обычном исполнении и до 45 — 60° в тормозном исполнении.

Типоразмеры нового конвейера охватывают диапазон производи­ тельностей от 2,5 до 25 т/мин при длине забоя до 300 м.

Известные скребковые конвейеры при всех их достоинствах обла­ дают рядом существенных недостатков. Конвейеры, построенные по тра­ диционной компоновке замыкания тягового органа в вертикальной плоскости, имеют значительную высоту погрузки, ресурс, ограниченный толщиной среднего листа рештака, и наработку на отказ, ограниченную калибром цепи тягового органа. Известные конвейеры с горизонтально замкнутой цепью при меньшей высоте погрузки конструктивно сложны

итакже ненадежны в работе.

Вновом конвейере применена схема с центральной горизонтально

замкнутой цепью, к которой шарнирно крепят консольные скребки. Расположение холостого желоба сбоку, со стороны выработанного пространства, позволяет снизить высоту погрузки до 90 мм (рис. 2.5).

В отличие от существующих конвейеров скребки прикрепляют непосредственно к звеньям цепи без каких-либо дополнительных эле­ ментов, что позволяет повысить надежность тягового органа, снизить его массу и уменьшить энергозатраты при транспортировке груза. Опорные элементы консольного скребка, образуя жесткую систему с последую­ щим консольным скребком, практически исключают выход свободно­

го конца консольного скребка из направляющих желоба груженой вет­ ви. Если все же это произошло, то скребок автоматически снова заправ­ ляется в направляющие. Упрощается также и монтаж конвейера, так как значительно снижается трудоемкость операции по установке скребков в направляющих. Достаточно лищь прикрепить их к цепи и после запуска конвейера они автоматически входят в направляющие.

Конвейер может быть укомплектован угловой секцией, что поз­ воляет трансформировать его в угловой конвейер. При этом звездоч­ ка либо блок взаимодействуют непосредственно с цепью. Скребки, про­ ходя угловую секцию, отклоняются и не препятствуют контакту цепи/ и звездочки (блока). Прохождение горной массы по сечению не нару­ шается за счет борта.

Технология изготовления нового конвейера существенно не отли­ чается от обычной. В качестве тягового органа используется обычная

ч

Г

д

э

Рис. 2JS. Скребковый конвейер с шарнирным закреплением скребка: а -г - схемы конвейера; д - сечение средней части става

круглозвенная цепь любого калибра, причем калибр цепи существенно не влияет на высоту погрузки. Скребки штампованные термоупрочнен­ ные.

Приводное устройство конвейера включает в себя электродви­ гатель, муфту и специальный редуктор с вертикальным выходным ва­ лом. Конвейер должен быть снабжен натяжным устройством специаль­ ной конструкции с автоматическим регулированием усилия натяжения цепи.

Металлоконструкция концевых и линейных секций рештачного става —сварная, состоит из проката й специального профиля, выполнен­ ных из износо- и коррозионностойкой стали.

При работе обычного скребкового конвейера тяговая цепь испыты­ вает колебания, вызванные характером зацепления со звездочкой, прохождением стыков, автоколебательным процессом й др. Эти коле­ бания приводят к накоплению усталостных явлений в цепи и ускорению ее разрушения. Однако наличие колебаний цепи при шарнирном закреп­ лении скребка может быть использовано для снижения сопротивлений движению тягового органа. Траектория движения кулака скребка в этом случае криволинейная, ее приближенно можно принять за ломаную (рис. 2.6, а). Схема усилий при движении кулака скребка показана на рис. 2.6, б. Скребок, закрепленный шарнирно, движется по криволиней­ ной траектории частично с качением. Элементарная работа при частичном качении

(2.19)

83

Рис. 2.6. Движение кулака скребка по направляющей: а - траектория движения; б - схема действия сил

где

с!Ак

— элементарная работа при подъеме кулака с частичным

качением;

dAK0

-

элементарная работа при опускании кулака с

частичным качением; dAcn

-

элементарная работа при подъеме кула-

ка

со скольжением

2

— элементарная работа

по направляющей; dA

С’°2

при опускании кулака со скольжением по направляющей.

Возможность частичного качения при различных направлениях коле­

баний показана ниже (знаком ”+” —наличие, знаком

” —отсутствие).

Направление колебаний левого

Направление колебаний правого

скребка

скребка

вправо

влево

вправо

влево

вниз

вверх

вниз

вверх

вниз

вверх

вниз

вверх

-

+

+

+

+

-

-

dA,

dA„

dA

dA,

dA

dA

dA

dA

K . O l

K.OI

К.П1

С.02

С . П 2

Элементарные работы, связанные с движением кулака, можно вы­

разить через усилия и их путь (см. рис. 2.6). Тогда

dAK.m

= Fm d S >

dA, m

= Fn*dS>

(2.20)

dAc.c,2“

dAK.o* = FoidS>

F**dS-

Обозначим

F = F

+ F

;

F

г

=

F

n2

+ Fn

o2

1

ni

V

Тогда

dAK

=

<F l

+ F2^dS>

dS = dl / cosa;

(2.21)

l

dl

AK = /

(F ,

+ FJ

--------

K

о

1

2

cosa

где dl - элементарный путь скребка; a - угол отклонения траектории кулака от направления движения скребка.

Усилие кулака:

при частичном качении

	= mg(fcoSipnR + sin<рпд) + mg(fcosvnR - s i n ^ ) =
=	2тл£/соарпд;	(2.22)
	при скольжении кулака
F2 = mg(fclcos>Pna + sin<рпд) + mg(fclcos<pna - мп^пд) =		(2.23)
=	2mgfcic(*vna,

где <рпд —угол наклона траектории движения кулака; / — коэффициент трения кулака при движении с частичным качением; / с1 —коэффициент трения скольжения кулака при наличии дополнительных колебаний.

Подставляем в выражение (2.21) значения Fx и F2 из формул (2.22) и (2.23) и получаем

=	2mgfcll (1	+ f	ч	cos*w	(2.24)
		/ с1		cosa
Коэффициент трения кулака при движении с частичным качением ра­
вен
/ = /	при а =	0°;
ci
/ = 0 , 5 <fK + f c )		при a	=	45°;	(2.25)

/ = / к при а= 90°.

Следовательно, коэффициент / можно представить как средневзве­ шенную величину,тогда

f Ksin2a + f c		cos2 a
/ = — J —Т-----	5--------------	a	(2.26)
sin a +	cos

или

/ = / Ksin2a + / clcos2a.

Так как коэффициент / с1 учитывает скольжение с дополнительными колебаниями, то он будет

/ „ = / Ksin2a + / ccos2a.

(2.27)

Подставляя f из выражения (2.27) в выражение (2.26), получим

/ = / K(sin2a + sin2a cos2a) + / ccos2o1cos2a.

(2.28)

Здесь ax - угол отклонения кулака от траектории его движения при скольжении с дополнительными колебаниями; / с — коэффициент трения скольжения.

При наличии жестко закрепленного на цепи скребка и скольжения его при подъеме и опускании по направляющей

А =		2 J	F	dl
				с cos а
с		о
или
А с =				COStpЛ&с_
		4mgfQ
				cosfl
где		д	и ас —углы,соответствующие				<рпд и а при скольжении кулака.
	Коэффициент уменьшения количества работы
					COS i f пд		cosап
кл = Х с				или &А = А cosV			cos а
					^пд.с
а при учете дополнительных колебаний
к	=		c o s ip „ „		cosa„	cosa,
		A ___ Гпд_ ____ L . _____ L
A			costf___		cosa	cosa,
				^ПДС		1
	Здесь коэффициент А будет
A	=	0,5 [1 + -т- (sin2a			+ sin2a	cos2a) + cos2^		cos2a] при условии ”а”-
				J С.
A =			(sin2a + sin2al cos2a) +cos2al cos2a					при условии ”6” .
	Здесь		условия: а — при частичном качении на рабочей ветви; б —
то же, на обеих ветвях.
	При cos<?пд = cosiррд с • cosac = cosa • cosа%= cosaJC кА = А.

Определим коэффициент уменьшения удельного расхода электро­ энергии. Мощность, расходуемая на конвейере с жестко закрепленными скребками (серийном), составит

N = Nn + N

п г ’

Рис. 2.7. График зависимости коэффициен' та &э от k f j при к д = А

где N n , N r — мощность, расходуемая соответственно на передвижение

тягового органа и груза.

При частичном качении мощность

N K =	0,5 (Nn + W	+ N r при условии ”a” ;
W =	kA N n + yVr	при условии ”б”.

Принимаем (Л^А^) - k N .

Коэффициент уменьшения удельного расхода электроэнергии

или

1 +	0 ,5 (1	+ kA ) k N
к,э		при условии ”а”;
1 + клкы		при условии ”б” .
к = — -—	-----

1 + kN

График зависимости коэффициента к э от k N (рис. 2.7) указывает на

тенденцию снижения удельных энергозатрат при новой конструкции конвейера.

2.6.РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СКРЕБКА

Втяговых органах с консольным расположением скребков и скла­ дыванием их на порожней ветви вопросы устойчивости скребка приоб­ ретают особое значение, так как ограничение угла поворота скребка исключает аварийные ситуации при работе конвейера.

При рассмотрении устойчивости консольного поворотного скребка пользуемся методикой, приведенной нами в работе [3].

При повороте скребка на угол ап под действием силы Q c (рис. 2.8) абсолютное удлинение цепи и смещение усилий S + A S соответственно

будут

=^ tt( l - c o s a n);

Да =	/rfusinan,
где t	- шаг цепи; к - коэффициент участия звеньев цепи в повороте

скреока.

Дополнительное усилие в цепи, возникающее при повороте (пере­

носе) скребка,
AS
Перекос скребка ликвидируется при	= Л/п, где Мв - момент,

восстанавливающий положение скребка; Мп —момент, поворачивающий скребок.

Условие ликвидации поворота (перекоса) скребка с учетом подста­ новки вместо моментов иЛ/п их значений имеет вид:

(S + AS)Aa = Qcn,

или (S +

£ 0) * rusinan = 2 сгГ

(2.29)

Подставляем в выражение (2.29) значение Д /, тогда

k t (1	- coso )			E0]ktaSinan =		Qccn,
Р +	--------	п---------
или Skt^sinan +		k 2 t*	l l -	cosa	)	Qccn
		^ ------------			£ 0*пвп =
Преобразуем выражение (2.30) для случая малых углов
sinaп « aп,	cosaп	=	1 -	2	,

	3	.	2SL„			2 Q c L	tt
а			Ц		—	п	ц		=	0.
	п	+	-------- =а—а			*—я--------
			*'ц*о	"		* 4 * 0
		По формуле Кардана
			О с I		ц	У	Q	С L	ц	1
			и с п			/	*с	п
			/“72	2~--------		+ V (	а	,	■	)
			*	V o			* V o

2 S L .

) 3 +

+ ( 3* V o

	О	с	п	L	ц	О	с	L	2SL.
						^ с п ц
V£2f2/Г						k 2 t 2E		) 2 +	(-
	К гц*о					К	гиГо		3* V o
	При S
а	= ? /	... 2QcCnLK
П				k	ч ч
					t*F
				К V		o
	При создании конвейеров типа СКП н к								. = 2
П	V			2f,£
					Ц	о
	При Сп				=	/с И 2 с = / 7Д5
		/7/г

ап = •	(2.31)
	2Г

s

где / - коэффициент сопротивления движению скребка по стали; / с - длина скребка; у —угол поворота секций става в горизонтальной плос­ кости

Предельный угол поворота скребка, при котором он выходит из нап­ равляющих, превышает 35 —40°.

При нормальных условиях работы с учетом выражения (231) и / с = 0 , 2 5 м ; / = 0,4; 7 = 3°; Гц = 0,092м а * 1°40\

Следовательно, в нормальных условиях работы при прохождении участков изгиба става и отсутствии ’’слабины” выход скребков из направляющих исключается.

2.7. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УЗЛА ПЕРЕГРУЗКИ КОНВЕЙЕРА СО СКЛАДЫВАНИЕМ СКРЕБКОВ

Для конвейеров с горизонтально-замкнутым тяговым органом и складыванием скребков используют донную разгрузку горной массы. Параметры узла перегрузки должны быть выбраны таким образом, чтобы его пропускная способность не ограничивала производительность забойного конвейера. При этом основным фактором, определяющим выбор параметров узла перегрузки, является величина зоны разброса потока материала. Установив закономерности, возникающие при дви­ жении грузопотока в зоне разгрузки и влияющие на величину зоны его разброса, можно определить максимальный вылет частиц груза, а следовательно, параметры разгрузочного люка забойного конвейера и соответствующие им параметры последующего транспортного средства.

Кроме того, в составе грузопотока, перемещаемого на конвейере, возможно наличие крупных кусков угля или породы, габариты которых соизмеримы с поперечным сечением желоба рабочей ветви и шагом уста­ новки скребков. Такие куски, проходя над разгрузочным люком, могут транспортироваться тяговым органом, который в этом случае служит для них опорной поверхностью. Для освобождения тягового органа от лежащих на нем негабаритов должна применяться боковая разгрузка последних.

Рассмотрим процесс донной разгрузки горной массы и боковой разгрузки негабаритов с целью обоснования параметров узла перегрузки.

Моделирование процесса движения горной массы в зоне разгрузки.

Для модели движения горной массы в зоне разгрузки приняты следую­ щие исходные посылки и допущения:

скорость движения тягового органа на конвейере постоянна; движение горной массы до начала разгрузки происходит со ско­

ростью тягового органа; горная масса подчиняется законам механики сыпучих сред и рас­

сматривается как сыпучее тело, имеющее постоянное поперечное еде­ ние по всей длине конвейера до начала разгрузки.