Кузьменко В.И. Горные транспортные машины (теория и расчеты)

Подождите немного. Документ загружается.

221

Рисунок 13.1 – Возможные схемы размеще-

ния магнитного транспорта

ферромагнитным, но токопроводящим грузонесущим или тяговым элемен-

там “бегущим” электромагнитным полем, которое образуется ЛИД:

– установки, в которых сила тяги передается непосредственно грузу, об-

ладающему ферромагнитными свойствами “бегущим” электромагнитным по-

лем, которое образуется системой соленоидов;

– установки, в которых магнитное поле используется для повышения эф-

фективности работы существующих средств транспорта.

На рис.13.1, а приведена схема пластинчатого конвейера с магнитофрик-

ционным промежуточным проводом, который состоит из замкнутого цеп-

222

дополнительную силу прижатия ферромагнитного грузонесущего полотна

3 к тяговому элементу привода, чем и достигается увеличение реализуемой

силы тяги.

На этом принципе основана работа изображенного на рис. 13.1, б лен-

точного конвейера со специальной ферромагнитной грузонесущей лентой 1,

которая притягивается расположенной под ней магнитной лентой 2 проме-

жуточного привода.

Ферромагнитную ленту вырабатывают, как обычную, но в заполнитель

ленты добавляют в определенной пропорции ферромагнитный порошок.

Магнитная лента промежуточного привода вырабатывается из так называ-

емого магнитоэласта, или “гибкого магнита”, который владеет не только

высокими энергетическими показателями, но и соответствующими физико-

механическими характеристиками.

На рис.13.1,в показана схема локомотива с дополнительным магнито-

фрикционным приводом 1, что взаимодействует с третьим рельсом 2, поло-

женной в середину колеи.

На рис. 13.1, г изображен ленточный конвейер с приводом от ЛИД и с

токопроводящей грузонесущей лентой 1, которая содержит в своей конст-

рукции медную сетку или другие токопроводящие материалы, в которых

наводится э.д.с. (электродвижущая сила) индуктором 2 закрепленным на раме

конвейера.

Вследствие взаимодействия приведенной в ленте э.д.с. с “бегущим” маг-

нитным полем индуктора, лента с грузом, которая является ротором ЛИД,

приходит в движение. В монорельсовом локомотиве с приводом от ЛИД

(рис. 13.1, г) ротором является неподвижный монорельс 1, в котором наво-

дится вторичное магнитное поле индуктором 2, закрепленном на локомоти-

ве. Вследствие взаимодействия первичного и наведенного магнитных полей

индуктор, а вместе с ним и локомотив перемещаются вдоль монорельса.

На рис. 13.1,е приведено поперечное сечение индукционного промежу-

точного привода конвейерного поезда, который состоит из отдельных сек-

223

колесах 2, вдоль направляющих 3 под действием “бегущего” магнитного

поля, которое образуется статорами 4, расположенными между направляю-

щими и закрепленными на раме 5. Ротором является специальный выступа-

ющий элемент 6, закрепленный на секции поезда. Длина поезда принимает-

ся несколько больше расстояния между соседними приводами с тем, чтобы

секции все время находились под действием электромагнитных приводов.

На рис. 13.1, ж изображена схема конвейера, который состоит из солено-

идов 1, желоба 2, размещенного внутри соленоидов, образовывающих “бе-

гущее” магнитное поле, что тянет за собой ферромагнитный груз, располо-

женный в желобе.

Непосредственное влияние магнитного поля на ферромагнитные грузы и

грузонесущие элементы установки может быть использовано также с целью

повышения эффективности работы существующих средств транспорта. На-

пример, при транспортировании ферромагнитных грузов под действием силы

веса по желобам 1 (рис. 13.1,з) постоянные магниты 2, установленные над

ними, будут частично взвешивать частицы груза и тем самым уменьшать

коэффициент сопротивления движению груза по желобам.

Размещение под грузовой веткой 1 (рис. 13.1,и) обычного ленточного кон-

вейера постоянных магнитов 2 позволяет значительно повысить допусти-

мый угол наклона конвейера при транспортировании им ферромагнитных

грузов за счет дополнительного прижатия частиц груза к ленте магнитными

силами.

Влияние магнитного поля на грузонесущие элементы транспортной ус-

тановки может быть использовано для снижения сопротивления движению.

13.2 Основы теории магнитного транспорта

Процесс транспортирования грузов с использованием магнитных сил за-

висит от вида магнитного поля и способа его реализации.

Рассмотрим три возможных способа реализации магнитных сил: магни-

тофрикционные, электромагнитные при использовании ЛИД и электромаг-

224

Магнитофрикционный способ состоит в том, что рабочий элемент при-

вода транспортной установки, оборудованный постоянными или электри-

ческими магнитами (см. рис. 13.1, в), образует дополнительную силу прижа-

тия контактирующих с ним грузонесущих или тяговых элементов установ-

ки, благодаря чему силы сцепления между ними и, следовательно, возмож-

ная сила тяги привода увеличиваются.

Уравнение движения в этом случае имеет вид:

(

)

[

]

cмт

Wcosg·qq··fF =β++Ωξ= l , (13.1)

где F– сила тяги, Н;

f – коэффициент сцепления рабочего элемента привода с тяговым или гру-

зонесущим элементом транспортной установки;

– удельная магнитная сила, МПа;

Ω

– площадь активной поверхности магнитов на рабочей части привода, м

;

q и q

– масса соответственно груза и элементов транспортной установки,

перемещающихся с ним, приходящаяся на 1 м длины установки, кг/м;

– длина рабочей поверхности привода, м;

g– ускорение свободного падения, м/с

;

– угол наклона установки, град;

– суммарная сила сопротивления движению, Н.

Из формулы (13.1) выходит

(

)

−

=Ω

·r

cosg··qq·fW

мтc

, (13.2)

( )

β+

Ω

−

cosg·qq·f

··fW

l . (13.3)

Формулами (13.2) и (13.3) пользуются при определении рабочих пара-

метров магнитофрикционных приводов. Если необходимая длина привода бу-

дет очень большой, то выполняют расчет, исходя из прочности тягового эле-

мента привода на разрыв или величины рациональной мощности его двигате-

лей, после чего определяют необходимое число промежуточных приводов.

225

прочности их тяговых элементов или мощности двигателей, а исходя из ус-

ловий эксплуатации. Тогда определяют сначала силы сопротивления дви-

жению на участках между приводами, а потом, пользуясь формулами (13.2)

или (13.3), основные параметры приводов.

Величина удельной магнитной силы для разных магнитов и ферромаг-

нитных свойств контактирующих с ними элементов транспортной установ-

ки колеблется в широких границах – от 0,2·10

до 3·10

Н/м

и даже больше.

Электромагнитный способ при использовании ЛИД состоит в том, что

сила тяги передается тяговому или непосредственно грузонесущему элемен-

ту транспортной установки бесконтактно за счет взаимодействия вторич-

ных токов, наведенных в нем первичным магнитным полем индуктора ЛИД.

Индукторы бывают односторонними (см. рис.13.1, д) и двухсторонними (см.

рис. 13.1, е).

Двухсторонние индукторы по сравнению с односторонними владеют луч-

шими энергетическими параметрами, тем не менее имеют более сложную

конструкцию. Роторы ЛИД бывают трех типов: сплошные токопроводящие

неферромагнитные, токопроводящие неферромагнитные типа “беличьей

клетки” и неферромагнитные с токопроводящими стержнями.

Наибольшее распространение получили ЛИД с односторонними индук-

торами и с ферромагнитными роторами, замыкающими магнитные потоки,

чем достигается улучшение энергетических показателей привода.

Недостатком всех ЛИД является низкий в сравнении с асинхронными

двигателями к.п.д. и коэффициент мощности, которые немного улучшают-

ся с увеличением скорости движения грузонесущих элементов транспорт-

ной установки. Поэтому перспективнее использовать ЛИД для привода бо-

лее быстроходных транспортных машин.

Сила тяги, которая развивается приводом с ЛИД, существенно зависит

от величины воздушного зазора между индуктором и ротором, уменьшаясь

с его увеличением. Величина воздушного зазора в существующих установ-

ках ЛИД колеблется от 10 до 50 мм. Вследствие возможных в процессе эксп-

226

должна приниматься с достаточным запасом.

Приводы с ЛИД дают возможность осуществлять торможение транспор-

тных установок. Наиболее простым способом торможения является проти-

вовключение ЛИД. Эффективная сила торможения ЛИД при одинаковой

скорости движения приблизительно в 1,2-1,3 раза больше силы тяги. При

увеличении начальной скорости торможения увеличивается и сила тормо-

жения ЛИД, что является важным преимуществом ЛИД в сравнении с суще-

ствующими тормозными средствами.

Электромагнитный способ при применении соленоидов состоит в том,

что к последним поочередно подводится ток, и при этом внутри них появля-

ется магнитное поле, которое втягивает внутрь соленоида ферромагнит-

ный груз. Так как магнитное поле с обеих сторон плоскости, проходящей

через середину симметричного соленоида перпендикулярно к его оси, имеет

разноименные знаки, то груз будет перемещаться под действием электро-

магнитных сил только до середины соленоида, после чего первая катушка

отключается от источника тока и включается вторая, потом третья и т.д.

Для того, чтобы длина той части магнитного поля, которая действует на

груз в сторону его перемещения, была большей, лучше пользоваться несим-

метричными соленоидами, в которых усилие перемещения действует более

продолжительное время.

Производительность соленоидов конвейера определяется так же, как для

всех транспортных машин непрерывного действия.

227

СПИСОК ЛИТЕРАТУРИ

1. Волотковский С.А. Рудничная электровозная тяга.- 4-е изд., перераб.

и доп.- М.: Недра, 1981.- 389 с.

2. Григорьев В.Н., Дьяков В.А., Пухов Ю.С. Транспортные машины для

подземных разработок: Учеб. для вузов.- 2-е изд.,перераб. и доп.-М.: Недра,

1984.- 383с.

3. Гетопанов В.Н., Гудилин Н.С., Чугреев Л.И. Горные и транспортные

машины и комплексы: Учеб. для вузов.- М.: Недра, 1991.- 304 с.:ил.

4. Завгородний Е.Х., Карбасов О.Г., Кузьменко В.И. Стыковка конвейер-

ных лент.-М.: ЦНИИТЭИНЕФТЕХИМ, 1983.-52 с.

5. Завгородний Е.Х., Карбасов О.Г., Кузьменко В.И. Выбор параметров

соединений конвейерных лент /Коммунар. горн.-металлург. ин-т.-Комму-

нарск,1984.- 15 с.-Деп. в ЦНИЭИуголь, №3219.

6. Завгородний Е.Х.,Кузьменко В.И. Концентрация напряжений при изгибе

стыковых соединений // Изв. вузов. Горный журнал.- 1981.- №2.- С. 59-62.

7. Завгородний Е.Х., Кузьменко В.И., Ярцев Ю.П. Напряженное состоя-

ние соединений нахлестного типа многослойных конвейерных лент //Изв.

вузов. Горный журнал.- 1985.- №1.- С. 48-51.

8. Кузьменко В.И. Горные транспортные машины в примерах и задачах:

Учеб. пособие.- Луганск: Лугань, 1997.- 208 с.

9.Кузьменко В.И. Конструкции горных транспортных машин: Учеб. по-

собие.- Алчевск: ДГМИ, 1999.-244 с.

10. ГОСТ 20-85.Ленты конвейерные резинотканевые: Технические усло-

228

11. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник /С.Х.Кло-

рикьян, В.В. Сторичнева, М.А. Сребный и др.-М.: Изд-во Московского го-

сударственного горного университета, 1994.- 471с.

12. Машины и оборудование для угольных шахт: Справочник /Под ред.

В.Н.Хорина.- 4-е изд.,перераб. и доп.- М.: Недра, 1984.- 383 с.

13. Основные положения по проектированию подземного транспорта для но-

вых и действующих угольных шахт.- М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1986. - 356 с.

14. Подземный транспорт шахт и рудников: Справочник/ Под ред.

Г.Я.Пейсаховича, И.П. Ремизова.- М.: Недра, 1985.- 565 с.

15. Правила эксплуатации подземных ленточных и пластинчатых кон-

вейеров на угольных и сланцевых шахтах.-М.: Недра, 1980.- 222 с.

16. Проектирование и конструирование транспортных машин и комплек-

сов: Учеб. для вузов /Под ред. И.Г.Штокмана.- 2-е изд., перераб.и доп.-М.:

Недра, 1985.- 336 с.

17. Пат. 22126 Україна, МКИ 6В29Д29/06/ Кузьменко В.І. Спосіб

з’єднання конвеєрних стрічок - № 95073491; Заявл. 25.07.95;Опубл. 30.04.98,

Бюл. №2.

18. Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплек-

сов. /Под ред. И.Г. Штокмана.- М.: Недра, 1975.- 464 с.

19. Ренгевич А.А. Основы теории тяги рудничных поездов: Учеб. посо-

бие.- К.: УМК ВО, 1989.- 40 с.

20. Ренгевич А.А, Мехеда М.К. Расчет шахтного электровозного транс-

порта: Учеб. пособие.-К.: УМК ВО, 1988.- 56 с.

21. Сафонов Г.Н. Машинист шахтного электровоза: Учеб. пособие.-2-е

изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1991.- 351 с.

22. Семенча П.В., Зислин Ю.А. Редукторы горных машин. Конструкции,

расчет и испытания.- М.: Недра, 1990.- 273 с.

23. Скребковые забойные конвейеры /В.Н. Хорин, И.С.Солопий, В.П. Щен-

ников и др.-М.: Недра, 1981.- 160 с.

24. Способ соединения конвейерных лент: А.с. №1085848 СССР, МКИ

229

В29Н7/22; В29Д29/00./В.И. Кузьменко, Е.Х. Завгородний, О.Г. Карбасов

(СССР).- № 3559974/23-05; Заявлено 10.03.83;Опубл. 15.04.84, Бюл.№14.

25. Способ соединения конвейерных лент: А.с. 11066 78 СССР, МКИ

В29Н7/22, В29Д29/00 /В.И.Кузьменко, Е.Х. Завгородний, О.Г.Карбасов и др.-

№3629187/23-05; Заявлено 28.07.83; Опубл. 07.08.84, Бюл. №29.

26.Способ соединения конвейерных лент:А.с. 1240614 СССР, МКИ

В29Д29/06, В29С67/10 /В.И. Кузьменко, Е.Х.Завгородний, И.Н. Растигайлов.-

№3771668/23-05; Заявлено 3771668/23-05; Опубл. 30.06.86, Бюл. №24.

27.Способ стыковки конвейерных лент: А.с. 1514645 СССР, МКИ

В29Д29/06, В29С67/10 /В.И. Кузьменко, Е.Х. Завгородний, А.В. Переселков,

Т.И. Бородина.- №4377403/31-05; Заявлено 15.02.88; Опубл. 15.10.89, Бюл.№38.

28. Способ соединения конвейерных лент:А.с. №1548075 СССР, МКИ

В29Д29/06, 65/72 /В.И.Кузьменко, Е.Х.Завгородний, А.В.Переселков, Т.Н.Бо-

родина. - №4451867/31-05;Заявлено 30.06.88;Опубл.7.03.90, Бюл. №9.

29. Способ соединения конвейерных лент: А.с.№ 1722866 СССР,

МКИ

В29Д29/06, В29С65/72 /В.И.Кузьменко, А.В.Переселков, И.Н.Расти-

гайлов, Т.И. Бородина.- 4833463/05; Заявлено 23.04.90; Опубл. 30.03.92,

Бюл.№12.

30. Теоретические основы и расчеты транспорта энергоемких производств.

/Под ред. В.А. Будишевского, А.А. Сулимы.- Донецк, 1999.- 216 с.

31. Тихонов Н.В. Транспортные машины горнорудных предприятий: Учеб.

для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1985.- 336 с.

32. Топорков А.А., Соколов А.И., Лебедев А.Д. Машинист горных вые-

мочных машин: Учеб. пособие.- М.: Недра, 1984.- 485 с.

33. Транспорт на горных предприятиях. /Под общ. ред. Б.А. Кузнецова.-

2-е изд., перераб. и доп.-М.: Недра, 1976. - 552 с.

34. Шахтный транспорт / В.А.Будишевский, Н.Д.Мухопад, А.А.Сулима.,

В.А.Кислун.- Донецк: Новый мир, 1997.- 349 с.

230

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................3

1 ОБЩИЕ ЗНАНИЯ О РУДНИЧНОМ ТРАНСПОРТЕ ...........................5

1.1 Назначение и классификация транспорта ....................................................5

1.2 Классификация средств транспорта ..............................................................6

1.3 Комплексы и схемы транспорта .....................................................................8

1.4 Условия эксплуатации горных транспортных машин................................9

1.5 Грузооборот и грузопоток.............................................................................10

1.6 Виды и свойства груза ....................................................................................10

2 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА........................................14

СТАЦИОНАРНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН.....................................14

2.1 Производительность транспортных машин и установок ........................14

2.2 Расчетный грузопоток ...................................................................................18

2.3 Сила тяги для перемещения сосредоточенных грузов .............................22

2.4 Сила тяги для перемещения распределенных грузов ...............................25

2.4.1 Сила тяги для перемещения прямолинейного отрезка .........................27

2.4.2 Сила тяги на поворотных пунктах ............................................................28

2.4.3 Сила тяги для перемещения отрезка, криволинейного в плане ..........29

2.5 Последовательная цепь элементов (расчет “обходом контура”)..........30

2.6 Натяжение тягового органа ..........................................................................32

2.7 Тяговое усилие приводного блока ...............................................................34

2.8 Мощность двигателя ......................................................................................36

2.9 Проверка прочности тяговых органов ........................................................39

2.10 Выбор месторасположения приводной станции ......................................40

3 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И РАСЧЕТА САМОХОДНЫХ

МАШИН.............................................................................................................43

3.1 Общие вопросы расчета производительности ...........................................43

3.2 Расчетный грузопоток ....................................................................................46

3.3 Определение количества самоходных машин ............................................48

4 СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ .....................................................................51

4.1 Общие сведения ................................................................................................51

4.2 Основные свойства приводов с гидромуфтами .........................................54

4.3 Теория передачи тягового усилия зацеплением ........................................59