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

Подождите немного. Документ загружается.

4 СКРЕБКОВЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

4.1 Общие сведения

Принцип действия – перемещение груза волочением вдоль желоба при

помощи скребков, прикрепленных к тяговой цепи, приводимой в движение

от приводной станции.

Все базовые скребковые конвейеры по назначению и области примене-

ния разделяют на две группы:

– передвижные забойные скребковые конвейеры, предназначенные в основ-

ном для механизации доставки угля из длинных очистных забоев, преиму-

щественно комплексно-механизированных;

– разборные переносные скребковые конвейеры, предназначенные в основ-

ном для транспортирования угля из лавы при широкозахватной выемке угля

при индивидуальном креплении, а также для транспортирования угля и по-

роды по просекам, печкам, подготовительным выработкам.

Принципиальные схемы скребковых конвейеров изображены на рис. 4.1.

Основными элементами скребковых конвейеров являются: привод, который

состоит из электродвигателя 1, гидромуфты 2, редуктора 3 и редукторной

приставки 8, приводной или приводных звездочек 4; тягового органа 6; ста-

ва 7; натяжного устройства, концевой звездочки 5.

Привод скребковых конвейеров может быть сосредоточенный или рас-

пределенный.

Сосредоточенный привод – привод, приводные блоки которого сконцен-

трированы у одной приводной звездочки скребкового конвейера (рис. 4.1,

а, б, в, г, д).

Рисунок 4.1 – Схемы компоновки

скребковых конвейеров

Рисунок 4.2 – Гидромуфта ГПВ-400

лены по концам конвейера на две приводные звездочки (рис. 4.1, е).

В приводных блоках скребковых конвейеров применяют трехфазные асин-

хронные взрывобезопасные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

типа КОФ и ЕДКОФ.

Между электродвигателем и редуктором приводного блока расположе-

на гидромуфта, которая предназначена для обеспечения плавного запуска

электродвигателя, для защиты электродвигателя и трансмиссии конвейера

от перегрузки, снижения динамических усилий во всех режимах работы при-

вода, а также рационального распределения нагрузки между отдельными

приводами при многоприводной системе и уменьшения динамических уси-

лий в кинематической цепи конвейера путем нейтрализации маховых масс

ротора электродвигателя.

Гидромуфта ГПВ-400 (рис. 4.2) состоит из корпуса 1, всасывающего 2 и

турбинного 3 колес, выполненных из алюминиевого сплава. Соединение гид-

ромуфты осуществляется

полумуфтой на валу элект-

родвигателя и кулаками

всасывающего колеса через

резиновую прокладку 4.

Турбинное колесо жестко

соединено со шлицевой сту-

пицей 5 и центрируется от-

носительно всасывающего

колеса радиальными шари-

коподшипниками 6. Уплот-

нение подшипников осуще-

ствляется манжетами 7, а

неподвижных соединений –

специальными резиновыми

кольцами. Для ограничений

ные сопротивления, выполненные в виде порога 8. Рабочая жидкость зали-

вается в гидромуфту через защитную пробку 9. В гидромуфте применяется

трехступенчатая защита: первая и вторая ступень выполнены в виде защит-

ных пробок 9 и 10 с плавными вставками, температура плавления которых

составляет соответственно 120 ± 5

и 150 ± 10

. Третья ступень защиты (ава-

рийная), выполненная в виде местного ослабления в корпусе 1 и предназна-

ченная для безопасной разгерметизации гидромуфты при отказе и нагреве

жидкости до 200

С.

4.2 Основные свойства приводов с гидромуфтами

1.При всех соотношениях частот вращения всасывающего и турбинного

колес n и n

их вращающие моменты М і М

одинаковые.

2. При вращении турбинное колесо отстает от всасывающего. Это отста-

вание характеризуется скольжением гидромуфты

%53%100·

−=

−

. (4.1)

3. КПД гидромуфты

%9597S%100

гг

−=−=η

4. Скольжение турбины относительно электродвигателя

тcг

гддг

SSS

−

≈

−

=+=

, (4.2)

учитывая, что nn

≈ .

5. При пуске конвейера гидромуфта обеспечивает быстрый пуск элект-

родвигателя и его выход к точке А (рис.4.3) за счет значительной величины

ускорения

IMM

тд

=−

. (4.3)

Пуск двигателя осуществляется практически при неподвижной турбине.

Скачок тока имеет место в очень короткое время.

6. Тяговая возможность привода с гидромуфтой F

па

определяется запол-

нением муфты жидкостью.

Рисунок 4.3 – Физическая сущность пуска (заклинивания) конвейера при

наличии гидромуфты в приводе

)

дг

=60f/Р

Вращающий момент M

, М

, Н

⋅

=9550(Р

)

IММ

ст

=−

тА

-М

n=f

)

n=f

)

n=f

)

6 л

7 л

8 л

ПА

вращающий момент двигателя М

, Н

⋅

момент сопротивления турбины М

, Н⋅м

момент сопротивления на конвейере, М

, Н⋅м

ток статора двигателя I

, А

а)

б)

Пуск двигателя

частота вращения двигателя n, об/мин

Пускконвейера (цепи)

частота вращения n

, n об/мин

·U·M

pта

па

. (4.4)

При отсутствии жидкости F

=0.

7. После пуска двигателя наступает медленное перемещение цепи за счет

практически постоянного по величине ускорения

const

IMM

cт

≈

=−

. (4.5)

Турбинный вал разгоняется к точке Д (рис. 4.3).

8. При заклинивании цепи

. Тогда

cТ

IM =

. (4.6)

Потому, что динамический момент инерции системы I

max

, то (

)

менее, чем при прямом соединении двигателя и редуктора; снижается об-

щая нагрузка (

) на редукторы, цепь, и таким образом конвейер

защищается от перегрузки, а двигатель от опрокидывания.

Турбина останавливается (попадает из точки Д в точку А), происходит

выплавление плавной вставки, так как S

= 100 %,

= 0.

9. Наличие гидромуфт позволяет запустить двигатели поочередно с ин-

тервалами между пусками 5÷10 с. Тогда облегчается работа электрической

сети, питающего трансформатора.

10. Соответствующее полное заполнение гидромуфт эмульсией обеспе-

чивает практически одинаковые тяговые усилия приводов F

п1

п2

, одинако-

вую нагрузку двигателей М

д1

=М

д2

, что в значительной степени повышает их

надежность (рис. 4.4).

В передвижных забойных конвейерах с электромеханическим приводом,

как правило, применяют трехступенчатые коническо-цилиндрические редук-

Рисунок 4.4 – Равенство тяговых усилий приводов

при соответствующем заполнении гидромуфт жидкостью

Р Г

п1

п2

, м/с

т1

=М

т2

д1

=М

д2

п1

п2

V, м/с

д1

)

д2

)

т1

)

т2

)

тяговое усилие привода F

, Н

вращающий момент двигателя М

, Н⋅м

вращающий момент турбины М

, Н⋅м

Рисунок 4.5 – Схемы компоновки цепных тяговых органов

размещать электродвигатель параллельно продольной оси конвейера. Пер-

вая ступень базовых конвейеров – коническая спиральнозубая, вторая – ци-

линдрическая косозубая с зацеплением Новикова и третья ступень – цилинд-

рическая прямозубая (часто образованная сменной парой колес). Редуктор

привода разборных скребковых конвейеров, как правило, унифицирован-

ный, двухступенчатый, коническо-цилиндрический.

Передвижные забойные скребковые конвейеры для угольных шахт сейчас

выполняют по трем принципиальным схемам, которые отличаются числом и

месторасположением круглозвенных сварных цепей в рабочем органе конвей-

ера – тяговой цепи со скребками: одноцепной – с расположением тяговой цепи

со скребками вдоль оси рештачного става конвейера (рис. 4.5, а); двухцепной

– с двумя тяговыми цепями, сближенными и вынесенными из направляющих

ручьев рештачного става (рис. 4.5, б); двухцепной – с двумя тяговыми цепями,

разнесенными и расположенными в направляющих ручьях рештачного става

(рис. 4.5, в). В качестве тяговых цепей рабочего органа конвейера применяют

круглозвенные сварные высокопрочные цепи по ГОСТ 25996-83 “Цепи круг-

лозвенные высокопрочные для горного оборудования”.

В скребковых конвейерах сила тяги передается от приводной звездочки к

тяговому органу (цепи) за счет зацепления зубьев звездочки со звеньями цепи.

Характерной особенностью всех цепных передач является неравномер-

ность движения цепи, вызванная периодическими изменениями мгновенно-

го радиуса навивки цепи на ведущую звездочку.

Зубья приводной звездочки, которая вращается с постоянной частотой

(рад/с), последовательно захватывают шарниры цепи и приводят ее в

движение. Каждый зуб звездочки является ведущим при повороте звездочки

на центральный угол , соответствующий одному звену или шагу цепи l

, а

время t

поворота звездочки на центральный угол является периодом зацеп-

ления (рис. 4.6, а). Пренебрегая незначительным вертикальным перемеще-

нием цепи и учитывая, что ведущий радиус звездочки равняется R, можно

написать уравнение движения цепи относительно оси координат Х (то есть

исследуем движение точки А вдоль оси ОХ)













−ϕ=

·sinRX

, (4.7)

или













−ω=

t·sinRX

. (4.8)

Дифференцируя уравнение (4.8) по времени t, получим













−ωω==

tcosRVX

, (4.9)













−ωω−==

tsinRjX

. (4.10)

Анализ формул (4.9) и (4.10) показывает, что скорость V точки А цепи и

ускорения j в функции угла поворота звездочки изменяется соответственно

по косинусоиде и синусоиде.

Угол изменяется на протяжении периода зацепления от 0 до

α .

В момент начала зацепления (при

0,0t

)

cos

min

(4.11)

sinRjj

max

ω==

. (4.12)

В середине периода зацепления (

=ϕ

)

RVV

max

ω== , (4.13)

0jj

max

== . (4.14)

В конце периода зацепления (

α=ϕ )

cosRVV

min

ω==

, (4.15)

sinRjj

max

ω−==

. (4.16)

Графически изменение скорости и ускорения цепи по времени изображе-

ны на рис. 4.6, б.

Анализ полученных зависимостей показывает, что наибольшие по абсо-

лютной величине значения ускорения имеют место в период начала и конца

зацепления

sinRjj

max

ω==

. (4.17)

Из рис. 4.6,а видно, что

R22

sin

, (4.18)

max

lω

. (4.19)

Из приведенной формулы (4.19) видно, что при других равных условиях

максимальное ускорение тем выше, чем больше частота обращения звездочки

и шаг цепи. Неравномерность движения цепи является одной из главных при-

чин, которые влияют на возникновение и поддержание в цепных тяговых

органах динамических усилий.