Розглянуто види аварійних режимів, типи конвеєрних стрічок, проведено аналіз теплових режимів в аварійної ситуації на стрічковому конвеєрі, приведена досвідчена формула розрахунку коефіцієнта теплопровідності багатошарової конвеєрної стрічки.

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Т. П. Міщенко


ANALYSIS OF FLAME RETARDANT CONVEYOR BELT USE IN EMERGENCY ON BELT CONVEYOR CARRYING ROLLERS

The types of emergency modes, types of conveyor belts have been discussed, the analysis of thermal conditions in emergency on the conveyor belt is performed, and the experimental formula for calculating the coefficient of a multilayer conveyor belt thermal conductivity is presented.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал
    Технічна експлуатація водного транспорту: проблеми і шляхи розвитку
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ важкогорючих КОНВЕЄРНОЇ СТРІЧКИ В УМОВАХ аварійної СИТУАЦІЇ НА роликоопорах стрічкових конвеєрів'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ важкогорючих КОНВЕЄРНОЇ СТРІЧКИ В УМОВАХ аварійної СИТУАЦІЇ НА роликоопорах стрічкових конвеєрів»

    ?УДК 621.867

    Т.П. Міщенко

    Донецький національний технічний університет, Донецьк, 283000 e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ важкогорючих КОНВЕЄРНОЇ СТРІЧКИ В УМОВАХ аварійної СИТУАЦІЇ НА роликоопорах стрічкових конвеєрів

    Розглянуто види аварійних режимів, типи конвеєрних стрічок, проведено аналіз теплових режимів в аварійній ситуації на стрічковому конвеєрі, наведена досвідчена формула розрахунку коефіцієнта теплопровідності багатошарової конвеєрної стрічки.

    Ключові слова: стрічковий конвеєр, стрічка, аварійна ситуація, ролик, барабан, тепловий режим, теплопровідність, конвекція, випромінювання, коефіцієнт теплопровідності.

    T.P. Mishchenko

    Donetsk National Technical University, Donetsk, 283000 e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    ANALYSIS OF FLAME RETARDANT CONVEYOR BELT USE IN EMERGENCY ON BELT CONVEYOR CARRYING ROLLERS

    The types of emergency modes, types of conveyor belts have been discussed, the analysis of thermal conditions in emergency on the conveyor belt is performed, and the experimental formula for calculating the coefficient of a multilayer conveyor belt thermal conductivity is presented.

    Key words: belt conveyor, belt, emergency, roller, drum, thermal mode, thermal conductivity, convection, radiation, thermal conductivity coefficient.

    На морських судах при безпосередньому здійсненні вантажно-розвантажувальних операцій для переміщення різних насипних вантажів безперервним потоком в якості перевантажувального обладнання в основному використовуються стрічкові конвеєри. Вони мають можливість переміщати вантажі в горизонтальному, вертикальному і похилому положеннях. Саме завдяки своїм перевагам конвеєри стрічкового типу знайшли своє застосування в саморозвантажних судах [1, 2]. Однак існують і недоліки у вигляді високої вартості і недовговічності стрічки, яка також може послужити джерелом загоряння внаслідок тертя об елементи конструкції.

    Загоряння або тління стрічки відбувається при відносно малій потужності і більш низьких температурах. Це відбувається при збільшенні температури дрібнодисперсних частинок, які утворюються при стиранні поверхні або бортів стрічки. А це найчастіше трапляється при пробуксовці стрічки на барабанах конвеєра, при терті стрічки про інші елементи конструкції (ролики, ставши). Пробуксовка стрічки може статися внаслідок вироблення футерування привідних і кінцевих барабанів або її відсутності та при недостатньому натягу стрічки.

    Багато вчених проводили дослідження зразків матеріалу важкогорючих конвеєрних стрічок [3, 4], що дозволило визначити необхідність вивчення і вдосконалення матеріалу конвеєрних стрічок за параметрами пожежонебезпеки (табл. 1). У тому числі дослідити теплові процеси, що відбуваються під час пробуксовки стрічки.

    Таблиця 1

    Дані про температуру займання і тління стрічки

    Найменування зразків Температура самозаймання, ° С Температура тління, ° С

    Зразки стрічки в агрегатному стані 286-350 185

    Подрібнені частинки стрічки 255 97

    Зразки гумової футеровки приводного барабана 294 не визначалась

    Подрібнені частинки футерування приводного барабана 290 не визначалась

    Згідно ГОСТ 20-85 основні параметри конвеєрних стрічок відображені в табл. 2 [5].

    Таблиця 2

    Основні параметри, характеристика і призначення конвеєрних стрічок

    Тип стрічки Основні характеристики стрічки Вид транспортується, вантажу Вид стрічки

    1 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і захисної або бре-Керн прокладкою під гумовою обкладкою робочої поверхні і гумовими бортами Руди чорних і кольорових металів, міцні гірські породи шматками розміром до 500 мм, колоди діаметром до 900 мм і інші матеріали Загального призначення Морозостойкая

    1 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і захисної або бре-Керн прокладкою під гумовою обкладкою робочої поверхні і гумовими бортами Вапняк, доломіт шматками розміром до 500 мм, руди чорних і кольорових металів шматками до 350 мм і інші крупнокускові матеріали, колоди діаметром до 900 мм загального призначення Морозостойкая

    1 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і захисної або бре-Керн прокладкою під гумовою обкладкою робочої поверхні і гумовими бортами Вугілля шматками розміром до 700 мм і породи шматками розміром до 500 мм, антрацит шматками розміром до 700 мм або порода шматками розміром до 500 мм Важко - займиста важко-займиста морозостійка

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами Руди чорних і кольорових металів, міцні гірські породи шматками до 100 мм, вапняк, доломіт, кокс, агломерат, шихта, концентрат рудний і інші високоабразівние і абразивні матеріали шматками розміром до 150 мм Загального призначення Морозостойкая

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами Вугілля рядовий, глина, цемент, м'які породи і інші малоабразивних матеріали шматками до 150 мм Загального призначення Морозостойкая

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами Вугілля (шматки розміром до 500 мм) і породи (шматки розміром до 300 мм) Антрацит шматками розміром до 500 мм або породи розміром до 300 мм важко-займиста

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами Антрацит шматками розміром до 500 мм або породи розміром до 300 мм важко-займиста морозостійка

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами Матеріали з температурою до 100 ° С: високоабразівние і абразивні, малоабразивних і неабразивні Матеріали з температурою до 150 ° С: високоабразівние і абразивні, малоабразивних і неабразивні Матеріали з температурою до 200 ° С: високоабразівние, абразивні, малоабразивних і неабразивні Теплостійка

    2 Многопрокладочная, з двосторонньою гумовою обкладкою і гумовими бортами малоабразивних матеріали, в тому числі продукти сільського господарства, неабразивні дрібні, сипучі і пакетовані матеріали Загального призначення Харчова

    3 Многопрокладочная, з односторонньою гумовою обкладкою і нарізними бортами малоабразивних і неабразивні матеріали, в тому числі продукти сільського господарства, дрібні, сипучі і пакетовані матеріали Загального призначення Харчова

    4 Одно- і двухпрокладочние з двосторонньої гумовою обкладкою і нарізними бортами малоабразивних і неабразивні дрібні і сипучі матеріали, в тому числі продукти сільського господарства тільки на конвеєрах із суцільним опорним настилом Пакетоване матеріали Дрібні упаковані харчові продукти Загального призначення Харчова

    Існує три основних аварійних режиму стрічкового конвеєра, при яких виділяється велика кількість тепла.

    1. Пробуксовування стрічки на приводному барабані при недостатньому натягу її в точці збігання з приводу.

    2. Заклинювання на кінцевій барабані і стрічка рухається по барабану з повною пробуксовкою.

    3. Несправність роликів призводить до їх зупинки - пробуксовці і сили притиснення стрічки до ролика досить для виникнення між ними інтенсивного тертя.

    При інтенсивному терті стрічки про роликоопору відбувається виділення великої кількості тепла, яке йде на нагрів самої стрічки і елементів конструкції, а також частина віддається в навколишнє середовище теплопровідністю, випромінюванням і конвекцією (рис. 1). При випромінюванні тепло передається у вигляді електромагнітних хвиль з перетворенням теплової енергії в променисту і назад. При конвекції тепло віддається в навколишнє повітря. При природному русі повітря конвекція буде природною, а при вимушеній відповідно -винужденной [6].

    В даному випадку, що розглядається кількість тепла буде виражатися наступним чином (1),

    (2), (3).

    Мал. 1. Відведення тепла при режимі заклинювання ролика: а] - кількість тепла, відведений випромінюванням в навколишнє середовище; Д2 - кількість тепла, відведений природною конвекцією; а3 - кількість тепла, відведений теплопровідністю від нерухомого ролика до стрічки

    Кількість тепла, що випромінюється в навколишнє середовище:

    а = с • р

    273 + ^ 1 100

    273 + (0 100

    кДж / год,

    (1)

    де Р - площа випромінювання, що включає в себе площі поверхонь ділянки ролика, що не покритого стрічкою, торцевих елементів ролика, м2;

    с - коефіцієнт випромінювання від поверхні р, для матової поверхні кДж / м2-год-град; t1 - максимально допустима температура для обраного типу стрічки; t0 - температура навколишнього середовища. Кількість тепла, що відводиться природною конвекцією:

    а 2 = а ^ р (^ -0) кДж / год, (2)

    де а - коефіцієнт тепловіддачі в умовах природної конвекції, кДж / м2-год; рр - площа поверхні ролика, що не покритого стрічкою.

    Кількість тепла, що витрачається на нагрів ролика і стрічки:

    а3 = (пор • Gр + сл • Gл) • (-? 0) кДж, (3)

    де Ор - маса ролика;

    Ол - маса стрічки на ділянці дотику з роликом, м; сл - теплоємність матеріалу стрічки, кДж / кг-град; ср - теплоємність матеріалу ролика, кДж / кг-град.

    Важливим параметром в дослідженнях властивостей матеріалу конвеєрних стрічок, а також процесів нагріву, що відбуваються на стрічковому конвеєрі, є коефіцієнт теплопровідності, що характеризує собою здатність речовини проводити тепло [7]:

    а /

    х = -

    Дt

    -, Вт / (мград),

    де а - тепловий потік, Вт;

    2

    р - площа поверхні, через яку проходить потік тепла, м; Дt - різниця температур поверхні матеріалу, град.

    Коефіцієнт теплопровідності для різних речовин різний і для кожного з них залежить від структури, щільності, вологості, тиску і температури тіла. Він визначається досвідченим шляхом (рис. 2).

    Для трудногорючей стрічки було встановлено, що вона складається з гуми, тканинних прокладок і сквіджа [8]. У цьому випадку коефіцієнт теплопровідності стрічки може виглядати наступним чином:

    ^ п

    X. * 5.

    1 = 1 • •

    X =-

    ср.і

    Zn

    J '

    де X - середнє значення коефіцієнта

    гази

    вогнетриви

    метали

    :; 10 "3 10'2 10 1

    10

    І Г 100 1000

    X, Вт / (м- град)

    Мал. 2. Діаграма інтервалів значень коефіцієнта теплопровідності різних речовин

    теплопровідності шахтної важкогорючих стрічки певного типу, Вт / м- град;

    Xt - значення коефіцієнта теплопровідності шару стрічки, певне дослідним шляхом за допомогою експериментального стенду, Вт / м-град;

    bt - значення товщини шару стрічки, м.

    Підводячи підсумок, можна сказати, що при дослідженні процесу нагріву, що відбувається на стрічковому конвеєрі, доцільно використовувати важкогорючих конвеєрну стрічку, при вивченні якої необхідно враховувати коефіцієнт теплопровідності окремих її компонентів, а також процеси, що протікають в аварійних ситуаціях при роботі стрічкового конвеєра. Надалі процес нагріву стрічки в режимі її руху по невращающейся ролику ро-лікоопори можливо описати математично і представити математичну модель даного процесу нагріву.

    література

    1. Ромакін Н.Є. Машини безперервного транспорту: Навчальний посібник. - М .: Видавництво. центр «Академія», 2008. - 429 с.

    2. Теоретичні основи та розрахунки транспорту енергоємних виробництв: Навчальний посібник для вузів / За заг. ред. В.П. Кондрахіна. - Изд. 2-е, перераб. і доп. - Донецьк, 2017. - 216 с.

    3. Визначення пожежонебезпеки матеріалу шахтних конвеєрних стрічок / Л.С. Бєляєва, А.В. Бондаренко, В. І. Саранчук, Л.Я. Галушко // Вугілля України. - 2000. - № 1. - С. 37-39.

    4. Шляхи збільшення терміну служби швидкозношуваних поверхонь і конвеєрних стрічок / А.Я. Грудачев, Ю.А. Беломестная, В.А. Фіфіндік, В.В. Баштирев, С.П. Коваленко // Вугілля України. - 2001. - № 4. - С. 33 - 36.

    5. ГОСТ 20-85 Стрічки конвеєрні. Технічні умови (зі Змінами № 1-5). Група Л-6. Затверджено і введено в дію 01.01.1987 р Постановою Державного комітету СРСР по стандартах від 20.12.85 № 4445 [Електронний ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200017853 (дата звернення: 03.09.2018).

    6. МіхеевМ.А., Міхєєва І.М. Основи теплопередачі. - М .: Енергія, 1977. - 344 с.

    7. Головінцов А.Г., Юдаев Б.М., Федотов Є.І. Технічна термодинаміка та теплопередача. - М .: Машинобудування, 1970. - 296 с.

    8. Міщенко Т.П., Лебедєв О.М., Грудачев А.Я. Аналіз методик визначення коефіцієнта теплопровідності матеріалів стосовно конвеєрній стрічці як композиційного матеріалу // Матеріали 3-й Міжнародній науково-практичній конференції «Інноваційні перспективи Донбасу», 24-25 травня 2017 року - Донецьк: ГОУ ВПО «ДонНТУ» - МОН ДНР 2017 . -С. 40-44.


    Ключові слова: стрічковий конвеєр / стрічка / аварійна ситуація / ролик / барабан / тепловий режим / теплопровідність / конвекція / випромінювання / коефіцієнт теплопровідності. / belt conveyor / belt / emergency / roller / drum / thermal mode / thermal conductivity / convection / radiation / thermal conductivity coefficient.

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити