Транспорт. Строительство. Экономика

Особенно заметно влияние такого неинформативного параметра, как сопротивление движению ленты в одноканальных КВ с желобчатыми роликоопорами.

Движение ленты с сыпучим материалом в пролете между двумя роликоопорами можно условно разделить на две фазы. В первой фазе лента удаляется от роликоопоры, ее развал уменьшается, а продольный и поперечный прогиб увеличиваются, достигая максимума в точке, близкой к середине пролета. С уменьшением развала лента сближает частицы сыпучего материала, между ними и лентой возникают дополнительные распорные усилия. При этом система «сыпучий материал — лента» имеет максимальное напряженное состояние. Вторая фаза возникает после точки перегиба ленты в пролете, когда лента приближается к следующей роликоопоре. Прогиб ленты уменьшается, а развал увеличивается, достигая своего максимума на роликоопоре. При этом система будет находиться в минимальном напряженном состоянии.

Рассмотрим процесс передачи давления сыпучего материала на ролики желобчатой роликоопоры (рисунок 1) во второй фазе движения ленты.

Уравнения равновесия клина материала ELD сыпучего материала

(1)

где P — сила тяжести клина материала;

Поскольку

где f₁ — коэффициент трения сыпучего тела по сыпучему телу,

то

Сила давления груза на средний ролик определяется массой груза с площадью сечения S_ABODE и длиной, равной расстоянию между роликоопорами :

где γ — плотность груза;

Площадь сечения S_ABODE определяется следующим выражением:

где

Рабочая ширина ленты определяется как

где B — стандартная ширина ленты конвейера.

Тогда расстояние AC равно

где l_p — длина ролика желобчатой роликоопоры.

После преобразований имеем

где ρ — угол естественного откоса материала на ленте.

Сила давления на средний ролик желобчатой роликоопоры

(3)

Сила давления на боковой ролик

где σ = σ₁cos²β' + σ₂sin²β' — нормальное давление на боковой ролик;

Поскольку σ₁ = γ·h', σ₂ = m·γ·h', то

где m — коэффициент подвижности груза.

Высота слоя материала h' зависит от степени загрузки конвейера и определяется выражением

С учетом вышеизложенного сила давления на боковой ролик

Отношение N_δ / N_cp можно представить в следующем виде:

Для встречающихся обычно на практике значений коэффициента внутреннего трения сыпучих материалов f = 0,4÷1,2 произведение mf мало отличается от средней величины mf = 0,18 [1].

Тогда можно принять, что

m = 0,18 / f. (7)

Выражение (7) справедливо для идеально сыпучей среды. Коэффициент подвижности связной сыпучей среды не является постоянной величиной, а зависит от величины главного напряжения σ₁ и при возрастании этого напряжения стремится к значению коэффициента подвижности для идеально сыпучего материала при одинаковой величине коэффициента внутреннего трения. Поэтому в дальнейшем для упрощения расчетов будет использоваться выражение (7). С достаточной для расчетов точностью можно принять, что при угле наклона боковых роликов, не превышающем 30°, ширину ленты конвейера можно представить следующей зависимостью

В зависимости от степени загрузки конвейера рабочая ширина ленты меняется, т.е. можно принять

где к < 0,9 — коэффициент степени загрузки конвейера.

Тогда

откуда

Отношение N_δ / N_cp с учетом вышеизложенного приобретает следующий вид:

Для идеально сыпучей среды tgρ = f.

В таблице 1 представлены результаты расчета отношения N_δ / N_cp и распределения нагрузки материала на ролики желобчатой роликоопоры в зависимости от угла наклона боковых роликов при следующих исходных данных:

k = 0,9 — коэффициент максимальной степени загрузки конвейера;

tgρ = f = 0,72 — коэффициент внутреннего трения материала (уголь);

Доля веса материала на средний ролик от общей погонной нагрузки определяется следующим выражением:

Доля веса материала на боковой ролик от общей погонной нагрузки

Положение равнодействующей сил сопротивления движению от нижнего края желоба ленты (верхняя образующая среднего ролика) определяется по средневзвешенному значению сил сопротивления на роликах желобчатой роликоопоры [2] (рисунок 2)

где S₀ — высота желоба ленты.

При β'=30°, S' = 0,153S₀, что практически совпадает со значением S' по [2] (S' = 0,157S₀).

Рисунок 2 — Положение равнодействующей

При неравномерных грузопотоках конвейера и производительности более 40 % от максимального значения положение точки равнодействующей сил сопротивления будет постоянно изменяться, что приводит к непостоянству плеча приложения силы сопротивления движению ленты относительно оси шарнирной подвески ГУ весов, и, как следствие, к неоднозначной зависимости метрологических характеристик КВ от данного неинформативного параметра.