У статті представлені результати експериментального дослідження зони контакту тягової і грузонесущей стрічок проміжного стрічкового приводу стрічкового конвеєра в поперечної орієнтації з використанням тепловізійної зйомки. Описано конструкція експериментального стенду, умови і послідовність проведення дослідження. Встановлено закономірності взаємодії стрічок, зокрема нерівномірність їх зчеплення в зоні контакту по ширині, що виражається в прояві ряду переважних поздовжньо орієнтованих зон, розташування яких в поперечної орієнтації відповідає точкам контакту перетинів стрічок з ребрами роликів підтримуючих роликоопор. На основі результатів проведених експериментальних досліджень розроблена методика розрахунку наведеного коефіцієнта зчеплення стрічок, додатково враховує кусковатость переміщуваних вантажів, зокрема можливе спирання прилеглого до стрічки шару частинок вантажу безпосередньо через їх кромки. Відображено обмеження в рамках запропонованої методики, які визначаються типами матеріалів, що транспортуються. Показаний приклад розрахунку коефіцієнта зчеплення.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Гончаров К.А.


Analysis of tractive and carrying belts interaction of intermediate drive of belt conveyor

The paper presents the findings of the investigative study on the contact zone of the tractive and carrying belts of the intermediate belt conveyor drive in cross section using thermal filming. The description of the test bench, conditions and sequence of the study is provided. The regularities of belt interaction are identified; particularly the irregularity of their adhesion in width in the contact zone, resulting in a number of primary longitudinally oriented areas. The location of the areas in cross section corresponds to the contact points of the belt sections with the roller ribs of supporting roller carriages. On the basis of the investigative study, the design procedure of the reduced factor of belt adhesion is developed. The procedure takes into account lumpiness of the loads as well, particularly probable bearing of the load particle layer adjacent to the belt directly through the edges. The paper shows the limitations within the context of the proposed procedure depending on the types of transported materials. The example of traction coefficient calculation is shown.


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Науково-технічний вісник Брянського державного університету

    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ Взаємодія грузонесущим і тягових СТРІЧОК ПРОМІЖНОГО ПРИВОДУ стрічкових конвеєрів'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ Взаємодія грузонесущим і тягових СТРІЧОК ПРОМІЖНОГО ПРИВОДУ стрічкових конвеєрів»

    ?УДК (UDC) 621.86

    АНАЛІЗ Взаємодія грузонесущим і тягових СТРІЧОК ПРОМІЖНОГО ПРИВОДУ стрічкових конвеєрів

    ANALYSIS OF TRACTIVE AND CARRYING BELTS INTERACTION OF INTERMEDIATE DRIVE OF BELT CONVEYOR

    Гончаров К. А. Goncharov K.A.

    Брянський державний технічний університет (Брянськ, Росія) Bryansk State Technical University (Bryansk, Russian Federation)

    Анотація. У статті представлені результати {

    експериментального дослідження зони контакту {

    тягової і грузонесущей стрічок проміжного {

    стрічкового приводу стрічкового конвеєра в попе- {

    річковий орієнтації з використанням тепловізіон- {

    ної зйомки. Описано конструкція експериментального {

    ного стенду, умови і послідовність прове- {

    дення дослідження. Встановлено закономірності {

    взаємодії стрічок, зокрема неравномер- {

    ність їх зчеплення в зоні контакту по ширині, що {виражається в прояві ряду переважних {

    поздовжньо орієнтованих зон, розташування ко {

    торих в поперечної орієнтації відповідає {

    точкам контакту перетинів стрічок з ребрами роликів {

    підтримують роликоопор. На основі результа- {

    тов проведених експериментальних досліджень {

    розроблена методика розрахунку наведеного коеф- {

    фициента зчеплення стрічок, додатково враховують {

    вающая кусковатость переміщуваних вантажів, в част- {

    ності можливе спирання прилеглого до стрічки {

    шару частинок вантажу безпосередньо через їх кромки. {

    Відображено обмеження в рамках запропонованої ме- {

    Тодика, що визначаються типами транспортуються {

    матеріалів. Показаний приклад розрахунку коефіцієнта {

    зчеплення. {

    Ключові слова: проміжний привід, тягова {

    стрічка, грузонесущая стрічка, коефіцієнт {

    зчеплення, теплової контроль, тяговий розрахунок, {

    стрічковий конвеєр. {

    X

    Дата прийняття до публікації: 12.09.2019 X

    Дата публікації: 25.12.2019 X

    X

    Відомості про авторів: X Гончаров Кирило Олександрович - кандидат X технічних наук, доцент, завідувач кафедри X

    «Підйомно-транспортні машини і обладнання» X

    ФГБОУ ВО «Брянський державний техніч X

    ський університет », e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.. X

    ORCID: 0000-0002-5895-1162 X

    Abstract. The paper presents the findings of the investigative study on the contact zone of the tractive and carrying belts of the intermediate belt conveyor drive in cross section using thermal filming. The description of the test bench, conditions and sequence of the study is provided. The regularities of belt interaction are identified; particularly the irregularity of their adhesion in width in the contact zone, resulting in a number of primary longitudinally oriented areas. The location of the areas in cross section corresponds to the contact points of the belt sections with the roller ribs of supporting roller carriages. On the basis of the investigative study, the design procedure of the reduced factor of belt adhesion is developed. The procedure takes into account lumpiness of the loads as well, particularly probable bearing of the load particle layer adjacent to the belt directly through the edges. The paper shows the limitations within the context of the proposed procedure depending on the types of transported materials. The example of traction coefficient calculation is shown.

    Keywords: intermediate drive, tractive belt, carrying belt, traction coefficient, thermal control, traction calculation, belt conveyor.

    Date of acceptance for publication: 12.09.2019

    Date of publication: 25.12.2019

    Authors 'information:

    Kirill A. Goncharov - PhD in Technical Sciences, associate Professor, head of the Department "Handling machinery and equipment" at Bryansk State Technical University, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.. ORCID: 0000-0002-5895-1162

    1. Введення

    Проектування проміжних стрічкових приводів стрічкових конвеєрів є складним технічним завданням, залежить від безлічі факторів, а саме від властивостей вантажів, що транспортуються, стабільності вантажопотоку, механізму зчеплення тягової і грузонесущей стрічок, систем управління приводами, в тому числі натягачами, застосовуваних технічних рішень ро-лікоопор і багатьох інших.

    Механізм взаємодії тягової і гру-зонесущей стрічок є одним з найбільш складних для дослідження і моделювання, як з теоретичної, так і з експериментальної позицій. Наприклад, в роботах [1-3] описані результати експериментального теплового дослідження взаємодії стрічок в поздовжньому напрямку, в результаті яких встановлено, що при проходженні гру-зонесущей стрічкою зони взаємного контакту її температура в цей період незначно збільшується. При цьому при обробці даних використовувалася прив'язка контрольних точок вимірювання до прямої лінії, яка, в свою чергу, може мати невеликі відхилення від паралельності відносно бічній проекції лінії контакту стрічок, що свідчить про можливу нерівномірності при розподілі взаємних контактних зусиль по ширині стрічок.

    Експериментальне визначення коефіцієнтів зчеплення стрічок в проміжних стрічкових приводах проводилося в рамках досліджень, описаних в роботах [4, 5]. Коефіцієнти визначалися розрахунковим способом на основі даних замірів витрати енергії приводами конвеєра. Варто зазначити, що отримане авторами фактичне значення коефіцієнта зчеплення застосовується при процедурі описаного ними ж тягового розрахунку за критерієм тягової здатності приводів, тому що в цьому випадку два з трьох приводів, що мають абсолютно однакову довжину, при однаковому грузопотоке і інших рівних параметрах повинні згідно з розрахунком реалізовувати однакові тягові зусилля, що спростовується знову ж результатами виміру витрати потужності приводів [5].

    В цілому, в практиці проектування можна відзначити тенденцію, що склалася прийняття при процедурі тягового розрахунку многопріводних стрічкових конвеєрів з проміжними стрічковими приводами єдиного постійного значення коефіцієнта зчеплення тягової і грузонесущей стрічок, що можна пояснити відсутністю додаткових досліджень в цій області, а також прагненням до спрощення процедур розрахунку.

    2. Мета дослідження

    Метою даного дослідження є експериментальне вивчення зони контакту тягової і грузонесущей стрічок проміжного стрічкового приводу конвеєра в поперечної орієнтації з метою встановлення закономірностей взаємодії стрічок, а також розробки обґрунтованої методики визначення розрахункового значення коефіцієнта їх зчеплення з урахуванням можливої ​​нерівномірності контакту по ширині стрічок.

    3. Методика проведення дослідження

    Для вивчення особливостей роботи проміжних стрічкових приводів була розроблена принципова схема і створена натурная конструкція експериментального стенду (рис. 1), докладний опис якої представлено в роботах [3, 6]. Стенд включає два замкнутих контуру стрічок - верхній і нижній. Нижній контур є приводним і моделює роботу проміжного стрічкового приводу. Верхній контур є веденим, при цьому його нижня гілка взаємодіє з приводним нижнім контуром, моделюючи роботу вантажний гілки грузонесущей стрічки конвеєра. Притиснення контурів здійснюється за допомогою вертикальних регулювальних гвинтів. Привід тягового контура здійснюється за допомогою мотор-барабана, встановленого в його головної частини. В обох контурах застосовані гвинтові натяжні пристрої, причому натягач верхнього контуру виконано двостороннім.

    Теплова картина взаємодії стрічок в поперечному напрямку була досліджена з

    DOAJ

    OIRECTORY OF OPEN ACCESS

    JOURNALS

    Мал. 1. Експериментальний стенд

    допомогою тепловізора Fluke Ti40. Дослідження проводилося з урахуванням рекомендацій [7].

    Так, на основі рекомендацій [7] були дотримані наступні умови теплового контролю:

    1. Тепловий контроль проводився для зовнішніх поверхонь двох елементів експериментального стенду (стрічок верхнього і нижнього контурів) з урахуванням їх витримки в тіньової частини (без впливу прямих сонячних променів) неопалюваного приміщення лабораторії в літню пору при початковій температурі навколишнього середовища 22 ... 24 ° З понад 12 год.

    2. Поверхня стрічки верхнього контуру є гумове покриття чорного кольору з коефіцієнтом випромінювання поверхні 0,94. Поверхня стрічки нижнього контуру з урахуванням часткового зносу являє собою бавовняну тканину (верхня прокладка тягового каркаса) з коефіцієнтом випромінювання поверхні 0,77.

    3. При проведенні теплового контролю проводився порівняльний аналіз власних температурних значень окремо для кожного об'єкта контролю, у зв'язку з чим, в якості реперних зон були обрані безпосередньо стрічки верхнього і нижнього контурів. На початку проведення контролю температура реперних зон відповідала температурі навколишнього середовища і була визначена безконтактним методом відповідно с7]. Проведений порівняльний аналіз об'єк-

    ектов дослідження виключав необхідність порівняння їх абсолютних температурних показників один з одним, внаслідок чого при поданні результатів обробки даних не проводилося приведення температур з використанням коефіцієнтів випромінювання поверхонь.

    Експериментальне дослідження представляло собою теплову зйомку зони контакту стрічок при безперервній роботі стенду (швидкість руху стрічок 2 м / с, без буксування, взаємного проковзування і бічного сходу) з інтервалом виконання знімків -10 хвилин.

    4. Результати та їх аналіз

    В результаті проведеного експериментального дослідження було отримано 14 термограмм зони контакту стрічок в різні періоди часу роботи стенду, частина з яких представлена ​​на рис. 2 - 4.

    При аналізі термограмм можна відзначити, що температури стрічок верхнього і нижнього контурів за аналізований період роботи стенда виросли в середньому на 5 ° С.

    Також однозначно можна встановити, що зчеплення тягової і грузонесущей стрічок в зоні контакту нерівномірно по їх ширині. Виділяється ряд переважних поздовжньо орієнтованих зон контакту, розташування яких в поперечної орієнтації відповідає точкам контакту перетинів стрічок з ребрами роликів підтримуючих ролико-

    DOI: 10.22281 / 2413-9920-2019-05-04-426-432

    а) б)

    Малюнок 2 - Термограмми об'єктів дослідження (час роботи 10 хв): а - початок зони контакту стрічок; б - кінець зони контакту стрічок

    а) б)

    Малюнок 3 - Термограмми об'єктів дослідження (час роботи 100 хв): а - початок зони контакту стрічок; б - кінець зони контакту стрічок

    а) б)

    Малюнок 4 - Термограмми об'єктів дослідження (час роботи 140 хв): а - початок зони контакту стрічок; б - кінець зони контакту стрічок

    роликоопор, що свідчить про нерівномірність розподілу тягової здатності проміжного стрічкового приводу по ширині стрічок.

    Даний ефект можна врахувати при розрахунках введенням процедури диференціювання коефіцієнта зчеплення стрічок і його приведення до усередненого значення за їх ширині. Картину розподілу преимущест-

    ських зон контакту та відповідних їм значень коефіцієнта зчеплення стрічок можна представити у вигляді узагальненої діаграми (рис. 5), в якій в якості опорних точок розташування даних зон визначені бічні грані роликів і можливі точки опори вантажів, що транспортуються, збудовані в залежності від кусковатості останніх.

    Мал. 5. Узагальнена діаграма розподілу переважних зон контакту по ширині стрічок в прив'язці до роликоопоре верхньої гілки

    В опорних точках внаслідок значного взаємного притиснення стрічок коефіцієнт зчеплення буде приймати максимально можливе значення цтах, що задається з урахуванням інших додаткових умов проектування. Величину ширини зони контакту стрічок, що утворюється в опорних точках, можна приймати рівній товщині грузонесущей стрічки, що узгоджується з результатами аналізу теплових картин, отриманими в ході експерименту.

    У зонах контакту стрічок, які перебувають поза опорних точок, коефіцієнт зчеплення буде приймати мінімально можливе значення цтгй, також визначається з урахуванням додаткових умов проектування. Число опорних точок Попков, відповідних

    крайках кусковатості вантажів, пропонується наближено визначати за залежністю

    2В пл

    Попков = - > (1)

    а

    де В - найменша ширина будь-якої стрічки в зоні контакту; а '- середній розмір типового шматка вантажу.

    Число опорних точок поправоч, відповідних бічних гранях роликів, з урахуванням відсутності контакту стрічок і крайніх граней кінцевих роликів роликоопори

    (2)

    Поправоч = 2nр - 2

    де пр - кількість роликів в підтримуючої роликоопоре верхньої гілки конвеєра.

    Загальна довжина зони контакту стрічок Sz, відповідна коефіцієнту зчеплення цтах

    ^ 2b (§ + np " 'I

    (3)

    де Ьл - товщина грузонесущей стрічки.

    Приведений коефіцієнт зчеплення стрічок відповідно до узагальненої діаграмою розподілу переважних зон контакту по ширині стрічок визначається зави-

    симости

    Vnp

    max + (B

    B

    (4)

    В результаті перетворення виразу (4) отримаємо

    з

    Vnp = 2Ьл

    \

    1 n

    - + -

    a 'B

    1 B

    (Vmax Vmin

    (5)

    Залежність (5) справедлива, якщо виконується умова

    a ' >

    2 Bb "

    B - 2ЬЛ (nр -1) '

    (6)

    В іншому випадку слід прийняти Цпр =

    М-тах.

    Якщо в момент аналізу тягової здатності проміжного стрічкового приводу на грузонесущей стрічці відсутній вантаж (холостий хід конвеєра), залежність (5) представляється у вигляді

    Vnp = 2Ьл

    n

    Л

    max Vmin m

    (7)

    Як приклад розглянемо розрахунковий випадок з наступними вихідними даними: ширина стрічок (тягової і грузонесущей) В = 100 см; середній розмір типового шматка вантажу а '= 12,5 см; товщина грузонесущей стрічки Ьл = 1 см; цтах = = 0,5; цтгп = 0,2; кількість роликів у верхній роликоопоре пр = 3.

    В результаті підстановки зазначених даних в вираз (5) отримаємо значення наведеного коефіцієнта зчеплення стрічок Цпр = 0,26.

    Виходячи з аналізу отриманих залежностей, можна виділити наступні закономірності:

    1) зі збільшенням середнього розміру типового шматка вантажу наведений коефіцієнт зчеплення тягової і грузонесущей стрічок зменшується, що фактично відповідає наявності більшої кількості пустот між частинками вантажу при його розподілі по ширині стрічки в порівнянні з вантажами, що характеризуються меншими розмірами шматків;

    2) при зменшенні вантажопотоку тягова здатність проміжного стрічкового приводу спочатку знижується за рахунок зменшення розподіленого навантаження від ваги вантажу, що надходить на привід, а потім одночасно як за рахунок зменшення розподіленого навантаження від ваги вантажу, так і за рахунок зниження значення наведеного коефіцієнта зчеплення стрічок (з моменту зменшення кількості окремих шматків вантажу в поперечному перерізі стрічки, які безпосередньо контактують з нею).

    5. Висновок

    Запропонована в даній роботі методика визначення розрахункового приведеного значення коефіцієнта зчеплення тягової і гру-зонесущей стрічок в зоні їх контакту (в поперечної орієнтації), що базується на результатах проведеного експериментального дослідження, дозволяє сформувати аргументовану підхід до оцінки тягової здатності проміжного стрічкового приводу стрічкового конвеєра на стадії проектування . Зокрема, коефіцієнт зчеплення стрічок, який визначається згідно з даною методикою, доцільно застосовувати в якості базису динамічного обмеження (змінюється в часі залежно від величини вантажопотоку конкретного розглянутого конвеєра) тягової здатності проміжних стрічкових приводів при реалізації процедури тягового розрахунку незалежно від застосовуваних принципів розподілу тягових зусиль між приводами.

    Список літератури

    1. Гончаров К.А., Гришин А.В. Експериментальне дослідження впливу натягу тягового і грузонесущей стрічок на тягову здатність проміжного приводу стрічкового конвеєра // Вісник Брянського державного технічного університету. 2018. №6. С.98-109.

    2. Гончаров К.А., Гришин А.В. Експериментальне дослідження впливу дефектів монтажу на тягову здатність проміжного приводу стрічкового конвеєра // Науково-технічний вісник Брянського державного університету. 2017. №3. С.289-295.

    3. Лагерев А.В., Толкачов Е.Н., Гончаров К.А. Моделювання робочих процесів і проектування многопріводних стрічкових конвеєрів. Брянськ: РІО БГУ, 2017. 384 с.

    4. Дьячков В.К. Результати дослідження лінійних фрикційних приводів многопріводного стрічкового // Машини безперервного транспорту: зб. науч. тр. М .: вни-ІПТМАШ, 1971. Вип. 2. №11. - С. 3-32.

    5. Барабанов В.Б. Результати другого етапу експлуатаційних випробувань промислового зразка многопріводного стрічкового конвеєра // Машини безперервного транспорту: зб. науч. тр. М .: ВНІЇПО-ТМАШ, 1971. Вип. 2. №11. С. 52-58.

    6. Гончаров К.А., Гришин А.В. Експериментальний стенд для дослідження впливу конструкції проміжного стрічкового приводу стрічкового конвеєра на його робочі процеси // Науково-технічний вісник Брянського державного університету. 2017. №1. С.52-59.

    7. Методичні рекомендації про порядок проведення теплового контролю технічних пристроїв і споруд, що застосовуються і експлуатованих на небезпечних виробничих об'єктах (РД-13-04-2006). Серія 28. Випуск 11. М .: ЗАТ «Науково-технічний центр досліджень проблем промислової безпеки», 2010. 32 с.

    I References

    I 1. Goncharov K.A., Grishin A.V. Experimen-

    j tal investigation of traction and load-carrying belt

    I tension impact upon intermediate drive tractive

    I ability of belt conveyer. Vestnik Bryanskogo go-

    1 sudarstvennogo technicheskogo universiteta,

    1 2018, No.6, pp. 98-109. (In Russian)

    J 2. Goncharov K.A., Grishin A.V. Experi-

    I mental study of influence of installation faults

    I on tractive ability of belt conveyor interme-

    1 diate drive. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik

    I Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta,

    J 2017, No.3, pp. 289-295. (In Russian)

    I 3. Lagerev A.V., Tolkachev E.N., Goncha-

    I rov K.A. Modelirovanie rabochikh protsessov i

    I proektirovanie mnogoprivodnykh lentochnykh

    I konveyerov [Modeling of work processes and

    I the design of multi-drive belt conveyor].

    I Bryansk, RIO BGU, 2017. 384 p. (In Russian)

    I 4. Diachkov V.K. Rezultaty issledovaniy

    I lineinykh friktsionnykh privodov mnogopri-

    I vodnogo lentochnogo konveyera. Sbornik

    I nauchnykh trudov "Mashiny nepreryvnogo

    I transporta ". Moscow, VNIIPTMASh, 1971,

    I Vol.2, No.11, pp. 3-32 (In Russian)

    I 5. Barabanov V.B. Rezultaty vtorogo

    I etapa expluatatsionnykh ispytaniy promysh-

    I lennogo obraztsa mnogoprivodnogo lentoch-

    I nogo konveyera. Sbornik nauchnykh trudov

    I "Mashiny nepreryvnogo transporta". Moscow,

    I VNIIPTMASh, 1971, Vol.2, No.11, pp. 52-58

    I (In Russian)

    I 6. Goncharov K.A., Grishin A.V. Experi-

    I mental test bench for the study of impact of

    I intermediate belt drive construction of belt

    I conveyor on its operation. Nauchno-

    I tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosu-

    I darstvennogo universiteta 2017, No.1, pp. 52-

    I 59. (In Russian)

    I 7. Metodicheskie recomendatsii o poryadke I provedenia teplovogo kontrolya tekhnicheskikh I ustroystv i sooruzheniy, primenyaemykh i explu-I atiruemykh na opasnykh proizvodstvennykh obI yektakh (RD-13-04-2006). Seriya 28. Vypusk I 11. Moscow, ZAO «Nauchno-tekhnicheskiy I tscentr issledovaniy problem promyshlennoy beI zopasnosty», 2010. 32 p. (In Russian)

    i


    Ключові слова: ПРОМІЖНИЙ ПРИВІД / тягові СТРІЧКА / грузонесущим СТРІЧКА / КОЕФІЦІЄНТ СЦЕПЛЕНИЯ / ТЕПЛОВОЇ КОНТРОЛЬ / ТЯГОВИЙ РОЗРАХУНОК / СТРІЧКОВИЙ КОНВЕЄР / INTERMEDIATE DRIVE / TRACTIVE BELT / CARRYING BELT / TRACTION COEFFICIENT / THERMAL CONTROL / TRACTION CALCULATION / BELT CONVEYOR

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити