Описаны результаты экспериментального исследования влияния натяжения тяговой и грузо-несущей лент на величину передаваемого проме-жуточным приводом тягового усилия. Экспериментально подтверждено предположение о возможности регулирования тягового усилия промежуточного привода посредством изменения натяжения тяговой и грузонесущей лент.
ленточный конвейер, промежуточный привод, экспериментальный стенд, тяговая способность, регулирование тягового усилия
При транспортировании грузов на большие расстояния протяженными ленточными конвейерами без промежуточной перегрузки одним из эффективных вариантов применяемых технических решений является использование промежуточных ленточных приводов в структуре конвейера [4]. Такое решение позволяет увеличивать общую мощность приводов при минимальном количестве перегибов грузонесущей ленты по трассе.
В настоящее время большая часть исследований по данной тематике носит преимущественно теоретический характер. Одними из основных параметров, определяющих тяговую способность промежуточного ленточного привода, являются величины зон относительного покоя и скольжения тяговой и грузонесущей лент в области их контакта [10; 13].
Результаты наиболее масштабных экспериментальных исследований в данной области представлены в источниках [1; 9]. Недостатком этих исследований является малая вариативность изменяемых конструктивных параметров, не позволяющая провести широкий спектр натурных экспериментов, в связи с тем что проводились они на действующем конвейере. В работе [8] описано экспериментальное исследование влияния монтажных дефектов на работоспособность промежуточного привода ленточного конвейера, показывающее нестабильность величин зон относительного покоя и скольжения, влияющих на передачу тягового усилия, при наличии неточностей монтажа.
Для определения протяженности указанных зон существует несколько различных подходов, представленных в трудах [2; 3; 10; 12; 13]. В работе [10] предложен метод, опирающийся на определение длин зон исходя из заданной величины тягового усилия. В методе, приведенном в источнике [2], длины зон определяются с учетом механических характеристик систем приводов (посредством выражения тяговых усилий промежуточных приводов через тяговое усилие главного привода) и продольного растяжения лент. Данный метод является развитием методик, предложенных в работах [11; 12].
Исходя из того, что величина натяжения лент учитывается при расчетах протяженности исследуемых зон, была выдвинута гипотеза о возможности регулирования тягового усилия, реализуемого промежуточным приводом, изменением натяжения тяговой и грузонесущей лент. В работах [6; 7; 13] изложены результаты теоретического исследования влияния натяжения тяговой и грузонесущей лент на длину зоны относительного скольжения, подтвердившие теоретическую состоятельность выдвинутой гипотезы.
В настоящей работе представлены результаты экспериментального исследования влияния натяжения тяговой и грузонесущей лент на тяговую способность промежуточного привода ленточного конвейера.
В источниках [5; 14] предложена конструкция экспериментального стенда для исследования управляющих параметров промежуточного ленточного привода ленточного конвейера, включающая в себя два замкнутых ленточных контура, оборудованных винтовыми натяжными устройствами, соединённых между собой с возможностью регулирования усилия прижатия (рисунок).
Описание экспериментального исследования
Объектами экспериментального исследования являются величины зон относительного покоя и скольжения грузонесущей и тяговой лент при увеличении их натяжения. При проведении натурного эксперимента используется способ определения протяженности исследуемых зон, предложенный авторами в работе [8]. В его основе лежит анализ изменения тепловой картины, проявляющегося в результате сухого трения двух лент в зоне относительного скольжения с выделением тепла.
При проведении экспериментального исследования использовался тепловизор FLUKE Ti 40, обладающий тепловой чувствительностью 0,08°С.
Для анализа влияния изменения натяжения тяговой и грузонесущей лент экспериментальное исследование выполнялось отдельно для каждой из лент с периодическим увеличением их натяжения. Время проведения одного этапа (одного дискретного изменения натяжения какой-либо ленты), в течение которого был выполнен ряд снимков тепловизионной картины, распределенных во времени, составляло 30 мин. Натяжение изменялось с помощью винтовых натяжных устройств. При проведении натурного эксперимента, результаты которого изложены в работе [8], стыковое соединение ленты было выполнено с искусственным перекосом для создания биения ленты в горизонтальной плоскости. Для стабилизации работы стенда при проведении описываемого исследования стыковое соединение было выполнено без искусственного перекоса.
Экспериментальное исследование влияния натяжения грузонесущей ленты на величины зон относительного покоя и скольжения
Первым натурным экспериментом стало исследование влияния натяжения грузонесущей ленты на величины зон относительного покоя и скольжения, при этом натяжение тяговой ленты оставалось неизменным. Проводилось данное исследование в три стадии с постепенным увеличением натяжения исследуемой ленты.
На первой стадии исследования устанавливалось минимально необходимое для работы стенда натяжение грузонесущей ленты, исключающее ее провисание. В 30-минутный промежуток времени с интервалом между сериями снимков 5 мин было сделано 26 снимков, а рост температур в зоне контакта лент составил от 26,5 до 31°С. Выборка снимков данной стадии представлена в табл. 1.
Как видно из представленных в табл. 1 термоснимков, величины исследуемых зон составляют около 50% от общей длины участка контакта лент.
При проведении второй стадии исследования натяжение ленты было увеличено (шаг каретки винтового натяжного устройства - 4 мм). Время проведения данной стадии исследования составило также 30 мин, за которые было сделано 30 снимков тепловизионной картины с интервалом между сериями снимков 5 мин. При этом рост температур в зоне контакта лент составил от 27,9 до 32°С. Выборка снимков данной стадии представлена в табл. 2.
Исходя из анализа снимков (табл. 2), можно отметить, что протяженность зоны относительного покоя уменьшилась, а величина зоны относительного скольжения возросла. При этом изменение их величин составило примерно 20% от общей длины контакта двух лент.
На третьей стадии исследования натяжение грузонесущей ленты было увеличено до значения, определяющего срыв сцепления лент (отсутствует зона относительного покоя). Временной промежуток исследования составил 30 мин. За это время было сделано 33 снимка. Серии снимков выполнялись с интервалом 5-6 мин. Минимальная температура лент при этом составила 25,5°С, а максимальная – 32,5°С. Выборка тепловизионных снимков с расшифровкой представлена в табл. 3.
Результаты этой стадии исследования (табл. 3) показывают, что величина зоны относительного покоя сократилась примерно до 15% от общей длины контакта лент, а тяговое усилие передается практически на 85% зоны контакта лент. Результаты данной части эксперимента полностью подтверждают результаты теоретического исследования [6; 11].
Экспериментальное исследование влияния натяжения тяговой ленты на величины зон относительного покоя и скольжения
Второй частью экспериментального исследования стало изучение влияния натяжения тяговой ленты на величины зон относительного покоя и скольжения. Для этого исследование также было разбито на три стадии с различными усилиями натяжения тяговой ленты при постоянном натяжении грузонесущей ленты.
При выполнении первой стадии натяжение грузонесущей ленты было сохранено равным последнему натяжению третьей стадии первой части исследования, а натяжение тяговой ленты уменьшено, для чего натяжной барабан тягового контура был смещен в сторону приводного на 2 мм. Длительность данной стадии исследования составила 30 мин. В этот временной промежуток было выполнено 15 термограмм с разбросом температур от 24,6 до 29,1°С. Результаты исследования представлены в табл. 4.
Результаты данной стадии схожи с результатами последней стадии предыдущей части экспериментального исследования. Величины зон относительного покоя и скольжения составляют соответственно около 15 и 85% от общей длины контакта лент.
Для выполнения следующего этапа исследования натяжение тяговой ленты было увеличено, для чего натяжной барабан был перемещен на 4 мм. Экспериментальное исследование проводилось, как и на предыдущих стадиях, в течение 30 мин. За это время выполнено 30 снимков с изменением температур от 24,9 до 30,6°С. Обработанные снимки с расшифровкой представлены в табл. 5.
Результаты данной стадии исследования показывают, что протяженность зоны относительного покоя выросла в сравнении с первой стадией. Величины изменения зон составили в районе 15-20% общей протяженности контакта лент.
На последней стадии исследования натяжение тяговой ленты было увеличено путем перемещения натяжного барабана на 10 мм. Время проведения исследования составило 30 мин. При этом выполнено 20 термоснимков с изменением температур от 26,1 до 28,9°С. Выборка результатов данной стадии представлена в табл. 6.
Результаты данной стадии исследования показывают, что протяженность зоны относительного покоя возрастает до значения, соответствующего половине участка контакта лент, тем самым подтверждая результаты теоретического исследования [7; 11].
Заключение
Анализируя полученные результаты, можно сделать следующие выводы:
1. Гипотеза об управлении промежуточным приводом посредством изменения натяжения тяговой и грузонесущей лент состоятельна, в связи с чем целесообразна разработка специальных устройств, позволяющих автоматически регулировать натяжение лент, осуществляющих в определенном диапазоне управление реализуемым тяговым усилием промежуточного привода.
2. Результаты экспериментального исследования полностью подтвердили результаты теоретических исследований [6; 7; 11], а именно: для достижения максимального тягового усилия, реализуемого промежуточным ленточным приводом, натяжение грузонесущей ленты необходимо увеличить, а натяжение тяговой ленты ослабить.
1. Барабанов, В.Б. Результаты второго этапа эксплуатационных испытаний промышленного образца многоприводного ленточного конвейера / В.Б. Барабанов // Машины непрерывного транспорта: сб. науч. тр. – М.: ВНИИПТМАШ, 1971. – Вып. 2. – № 11. – С. 52-58.
2. Гончаров, К.А. Определение зон относительного скольжения и покоя грузонесущей и тяговой лент при использовании промежуточных приводов ленточных конвейеров / К.А. Гончаров // Научно-технический вестник БГУ. – 2015. - № 2. – С. 31-36.
3. Гончаров, К.А. Обоснование выбора систем приводов протяженных ленточных конвейеров со сложной трассой: дис. … канд. техн. наук / К.А. Гончаров. - Брянск, 2011.
4. Гончаров, К.А. Обоснование методики выбора рациональных вариантов систем приводов ленточных конвейеров на основе метода анализа иерархий / К.А. Гончаров // Научно-технический вестник БГУ. - 2016. – № 2. – С. 66–70.
5. Гончаров, К.А. Экспериментальный стенд для исследования влияния конструкции промежуточного ленточного привода ленточного конвейера на его рабочие процессы / К.А. Гончаров, А.В. Гришин // Научно-технический вестник БГУ. - 2017. - № 1. - С. 52-59.
6. Гончаров, К.А. Влияние натяжения грузонесущей ленты на тяговую способность промежуточного привода ленточного конвейера / К.А. Гончаров, А.В. Гришин // Инновационное развитие подъемно-транспортной техники: материалы всерос. науч.-практ. конф. (г. Брянск, 2-3 окт. 2017 г.). – Брянск: БГТУ, 2017. – С. 26-32.
7. Goncharov, K.A. Theoretical study of influence of belt tension of intermediate belt conveyor drive on value of zone of relative slip of traction and carry-ing belts / K.A. Goncharov, A.V. Grishin // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 87 (2017) 022008.
8. Гончаров, К.А. Экспериментальное исследование влияния дефектов монтажа на тяговую способность промежуточного привода ленточного конвейера / К.А. Гончаров, А.В. Гришин // Научно-технический вестник БГУ. – 2017. - № 3. – С. 289-295.
9. Дьячков, В.К. Результаты исследования линейных фрикционных приводов многоприводного ленточного конвейера / В.К. Дьячков // Машины непрерывного транспорта: сб. науч. тр. – М.: ВНИИПТМАШ, 1971. – Вып. 2. – № 11. – С. 33-51.
10. Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий: учеб. пособие / В.И. Гал-кин, В.Г. Дмитриев, В.П. Дьяченко [и др.]. – М.: Изд-во МГГУ, 2005. – 543 с.
11. Лагерев, А.В. Моделирование рабочих процессов и проектирование многоприводных ленточных конвейеров: монография / А.В. Лагерев, Е.Н. Толкачев, К.А. Гончаров. – Брянск: БГУ, 2017. -384 с.
12. Реутов, А.А. Моделирование приводов ленточ-ных конвейеров: монография / А.А. Реутов. - Брянск: БГТУ, 2011. - 152 с.
13. Шахмейстер, Л.Г. Теория и расчет ленточных конвейеров / Л.Г. Шахмейстер, В.Г. Дмитриев. – М.: Машиностроение, 1987. – 336 с.
14. Пат. 176564 РФ, МПК G01M 13/02, G01M 17/00, B65G 23/14. Стенд для исследования парамет-ров управляющего воздействия промежуточного ленточного привода ленточного конвейера / Гончаров К.А., Гришин А.В.; заявитель и патентообладатель Брян. гос. техн. ун-т. - № 2017115271; заявл. 28.04.17; опубл. 23.01.18, Бюл. № 3.
