WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Пешков Сергей Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ,

ВСТРОЕННЫХ В ЛЕНТУ КОНВЕЙЕРА

Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Кемерово 2009 2

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, действительный член Академии горных наук Захаров Александр Юрьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Кобылянский Михаил Трофимович кандидат технических наук, доцент Николаев Евгений Дмитриевич

Ведущая организация ОАО «Сибирская Угольная Энергетическая Компания»

Защита диссертации состоится 5 марта 2009 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.102.01 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (3842) 36-16-87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет».

Автореферат разослан _ февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Г. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Транспортирование сыпучих грузов конвейерным транспортом при добыче полезных ископаемых в настоящее время имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими видами транспорта.

Использование для этих целей ленточных конвейеров традиционного исполнения выдвигает требования по ограничению кусковатости грузов, обусловливая необходимость предварительного дробления, что при транспортировании вскрышных пород вызывает дополнительные затраты и, соответственно, повышает себестоимость добычи.

В настоящее время с целью уменьшения числа вращающихся частей и снижения механического трения ведутся работы по созданию ленточных конвейеров с бесконтактной подвеской ленты на основе магнитного подвешивания.

Магнитное подвешивание осуществляется за счет сил магнитного отталкивания одноименных полюсов магнитов. При этом могут применяться либо постоянные магниты, либо электромагниты.

Преимущества таких конвейеров обусловлены снижением сопротивления при движении ленты ввиду отсутствия поддерживающих роликов. Это дает возможность увеличить не только длину конвейера на один привод, но и скорость движения ленты, а следовательно, и производительность. Скорость движения грузонесущего органа таких конвейеров может быть доведена до 10м/с.

Отсутствие вращающихся роликов на линейном ставе приводит к снижению пожароопасности, повышению надежности и экологичности.

Основная трудность при создании таких конвейеров заключается в том, что подвешиваемое тело (тяговый и несущий орган, которым является лента) должно одновременно обладать эластичностью и высокими магнитными свойствами. Применение эластичных материалов из магнитотвердых резин в конструкции конвейера на магнитной подушке затруднено, потому что магнитные характеристики этих материалов существенно ниже, чем у монолитных магнитов. Использование же монолитных магнитов, встроенных в ленту, ставит перед исследователями ряд специфических задач, которые связаны с выбором оптимальных геометрических параметров встроенных элементов; определением нормальных и касательных напряжений, действующих на встроенный в ленту элемент, как на прямолинейных участках, так и при движении тягового органа на барабане, которые не нашли до сегодняшнего времени практического решения, что свидетельствует об актуальности выбранной темы диссертационного исследования.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научноисследовательской работы КузГТУ для Сибирской угольной энергетической компании по теме № 203-2006 «Проведение исследований по повышению эффективности и безопасности ведения горных работ».

Цель работы. Повышение несущей способности тягового органа ленточного конвейера на магнитной подушке.

Идея работы. Использование встроенных в конвейерную ленту магнитных элементов в виде призм и согласование их параметров с характеристиками ленточного конвейера.

Научные положения, выносимые на защиту:

- параметры встроенных в ленту магнитных призм определяются их напряженно-деформированным состоянием;

- напряжения, действующие в магнитных призмах, зависят от натяжения и характеристик ленты, футеровки и диаметра барабана, и скорости движения ленты;

- максимальное использование энергии постоянных магнитов в системе подвеса конвейера на магнитной подушке определяется взаимосвязью плотности транспортируемой горной массы и расстоянием между магнитными призмами в парящем ряду.

Научная новизна работы:

- впервые установлено, что напряжения в призме, встроенной в конвейерную ленту, при переходе через барабан при соотношении диаметра барабана к длине призмы более 20:1 незначительны и возрастают в полиномиальной зависимости второй степени при соотношении менее 10:1;

- впервые установлено, что изгибающий момент, действующий на встроенный в ленту элемент, при прохождении по барабану зависит от скорости движения ленты и при ее увеличении возрастает по параболической зависимости, а коэффициент динамичности (неравномерности) напряженного состояния при прохождении по барабану изменяется в пределах от 1,3 до 1,5 в скоростном диапазоне современных ленточных конвейеров;

- впервые установлено, что максимальное использование энергии магнитов достигается при использовании шахматной схемы монтажа магнитных призм (подъемная сила парящего ряда увеличивается на 15-20% по сравнению с другими схемами).

Задачи исследований:

- установить основные зависимости напряженного состояния встроенной в ленту магнитной призмы от ее геометрических параметров и характеристик конвейера;

- оценить влияние скорости ленты на встроенный в ленту элемент при прохождении концевого барабана;

- обосновать параметры и оценить влияние схемы размещения магнитных призм на несущие свойства ленты конвейера на магнитной подушке;

-разработать конструкцию ленты со встроенными элементами для конвейера на магнитной подушке.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована использованием апробированных методов исследований, применением современных методов математического и компьютерного моделирования, с удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных результатов, при доверительной вероятности 0,95.

Методы исследований:

- анализ и обобщение опыта создания конвейерных лент со встроенными элементами;

- аналитическое, численное и имитационное моделирование напряженного состояния встроенных в ленту элементов магнитного подвеса как при прямолинейном движении тягового органа, так и на барабане;

- метод дистанционного непрерывного измерения динамических нагрузок конвейерной ленты с тензорегистрированием и использованием электронных носителей памяти;

- статистическая обработка экспериментальных данных.

Практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты позволяют рассчитывать рациональные параметры конструкции ленты для конвейера со встроенными элементами, при которых улучшается ее несущая способность, уменьшается вес и стоимость.

Личный вклад автора заключается: в установлении основных закономерностей формирования нагрузки на встроенный в ленту элемент; математическом моделировании влияния соотношения геометрических параметров встроенной в конвейерную ленту призмы и барабана на напряженное состояние призмы; разработке методики моделирования показателей напряженнодеформированного состояния призмы, встроенной в конвейерную ленту, при прохождении барабана; разработке и изготовлении измерительных стендов для исследования взаимодействия прямоугольных призм в системе магнитного подвеса и напряженного состояния встроенного в ленту элемента; обосновании параметров и оценке влияния схемы размещения магнитных призм на несущие свойства ленты конвейера на магнитной подушке; разработке требований, предъявляемых к конструкции ленты для конвейера на магнитной подушке;

разработке конструкций лент для конвейера на магнитной подушке.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты исследований систем магнитного подвеса включены в рабочую программу курсов «Карьерный транспорт» для студентов специальности 150402 «Горные машины и оборудование».

Апробация работы. Основное содержание работы

и отдельные ее положения докладывались и получили одобрение на международных научнопрактических конференциях «Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности» (г. Кемерово 2005 г., 2008 г.);

на научно-практических конференциях аспирантов и студентов Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2006 г., 2008г.); на 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса» (г. Кемерово, 2007 г.); на 6й Межрегиональной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера» (г. Воркута, 2008 г.); на научно-техническом симпозиуме Шанхайского народного технического университета. (Китайская народная республика, г. Циньдао, 2008 г.); на заседаниях кафедры «Стационарные и транспортные машины» Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово, 2004-2008 г.); на кафедре транспорта и хранения нефти и газа Томского политехнического университета 7 ноября 2008 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста и включает в себя введение, четыре главы, заключение и список литературы из 108 наименований, содержит 90 рисунков и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность темы, определены цель и задачи диссертационной работы, отмечены научная новизна и практическая значимость работы.

В главе 1 произведен анализ состояния и изученности задач, связанных с выбором объекта исследований.

В настоящее время известны многие типы конвейеров, использующие в своей конструкции ленты со встроенными элементами. Назначения этих элементов различно, и это иногда определяет специфику применения конвейера в той или иной области промышленности. Например, встроенные в конвейерную ленту ленточно-канатного конвейера пружинящие стержни, расположенные поперек всей ширины ленты через определенное расстояние, наделяют его отличными от других типов конвейеров характеристиками. Но чаще всего, встроенный элемент в конвейерной ленте выполняет упрочняющую функцию. Так, например, в последнее время на рынке конвейерных лент производителями предлагаются все новые и новые конструкции резинотканевых лент с использованием в них новых материалов, позволяющих увеличить прочностные характеристики ленты, уменьшить ее вес, а также использовать в специфических условиях. Некоторые современные резинотканевые ленты по своим прочностным характеристикам уже сегодня превосходят резинотросовые ленты, выпускаемые в конце 20 века. Поэтому такие ленты являются наиболее перспективными для проектирования и конструирования новых типов конвейеров. Значительный вклад в исследование конвейерных лент внесли труды Н.В. Ампилоговой, А.В. Андреева, В.И. Ануфриева, В.И. Галкина, М.Ф. Герасимовой,А.Я.

Грудачева, Г.М. Гуленко, Н.И. Дворецкой, В.Г. Дмитриева, В.А. Дьякова, И.В.

Запенина, Д.Ш. Монастырского, В.Г. Полунина, А.А. Реутова, А.О. Спиваковского, Ю.Д. Тарасова, А.В. Татаринского, Л.И. Чугреева, Л.Г. Шахмейстера, Е.Е. Шешко, и др.

Для конвейера на магнитной подушке (КМП) известны конструкции лент, где роль поддерживающего элемента выполняет магнитотвердая резина (магнитоэласт) или магнитомягкие обкладки. Разработкой конвейера с использованием силового магнитного взаимодействия занимались ряд научно исследовательских организаций: ИГД им. А.А.Скочинского, Горное бюро США, а также отдельные исследователи: В.Н. Бобриков, А.Я. Грудачев, О.М. Зарецкий, А.Ю.

Захаров, В.А. Кислун, Ю.А. Курников, В.Н.Сливной, И.Г. Штокман, В.М. Юрченко, и др. С начала 70-х годов в Кузбасском государственном техническом университете проводятся исследования устройств с использованием магнитных полей в ленточных конвейерах. В 1975 г. впервые был создан действующий стенд конвейера с магнитным подвесом ленты из магнитоэласта шириной 300мм, а в 1978 г. – полноразмерный стенд длиной 10м, с шириной ленты 800мм.

Конвейер на магнитной подушке может быть одно- и многоконтурным. В случае одноконтурного КМП магнитожесткая лента на рабочей ветви конвейера движется по желобу, в котором установлены опорные ряды магнитов. Порожняя ветвь может перемещаться по роликам серийного изготовления. Опорный желоб и поддерживающие ролики крепятся на вертикальных стойках, аналогичных стойкам, применяемым в конвейерах с канатным ставом. Приводная и натяжная станции традиционного исполнения.

В многоконтурном КМП грузонесущая лента поддерживается траверсами, которые через соединительные элементы крепятся к магнитожестким контурам лент, находящимся в плоскостях окончаний траверс. Рабочая ветвь магнитожестких контуров опирается на магнитные опорные ряды, которые располагаются на несущих элементах линейного става. Порожняя ветвь грузонесущей ленты перемещается по роликам традиционного исполнения. Сверху грузонесущей ленты порожней ветви с помощью специальных направляющих размещаются траверсы с соответствующей частью магнитожестких контуров. Тяговое усилие передается грузонесущей ленте с помощью приводной станции традиционного исполнения, кроме этого, на магнитожесткие контуры могут устанавливаться промежуточные приводы различных конструкций.

В первой главе диссертационной работы приведены также сведения о свойствах современных магнитных материалов, их механические и магнитные параметры.

Основные характеристики наиболее известных магнитных материалов Гибкие магнитные материалы Магнитопласт Nd-Fe-B Спеченные Nd-Fe-B Наиболее перспективными в настоящее время представляются спеченные магниты Nd-Fe-B, к основным достоинствам которых относятся высокое значение энергетического произведения (BH) max (50МГсЭ и выше) и относительно низкая цена по сравнению с другими типами магнитных материалов (табл. 1).

Оценить преимущества магнитного подвеса с использованием цельных магнитов перед магнитоэластом можно, обратившись к рис. 1. В качестве опорных магнитов в этой системе используются призмы из феррита бария 16БА (кривая 1), а в качестве парящей системы используются магнитные призмы из спеченного материала Nd-Fe-B MAEP30HSs (кривая 2), либо магнитоэласты 1БИ (кривая 3), 8БИ130 (кривая 4), магнитопласт Nd-Fe-B (кривая 5). Так, например, напряженность поля системы Nd-Fe-B – 16БА190 более чем в 5 раз превышает напряженность системы магнитоэласт 8БИ130 – 16БА190. Это соотношение сохранится и в отношении подъемной силы. Величина подъемной силы такой системы определится как где: J1 - намагниченность парящего магнита, А/м; J 2 - намагниченность опорного магнита, А/м; a1, a2, h1, h2 - геометрические размеры магнитов ( a -ширина прямоугольной магнитной призмы, h - высота), м.

Из функции подъемной силы (1) видно, что при увеличении намагниченности парящего магнита, когда остальные аргументы функции не меняются, величина подъемной силы будет соответственно возрастать.

Рис. 1. Кривые размагничивания систем из опорного магнита 16БА190 (кривая 1) и подвешенной ленты с встроенными магнитами (кривая 2 - спеченный магнит Nd-Fe-B, кривая 3 - магнитоэласт 1БИ, кривая 4 - магнитоэласт 8БИ130, кривая 5 - магнитопласт Nd-Fe-B) Таким образом, существует возможность формирования компоновочной схемы ленты со встроенными элементами из монолитных постоянных магнитов, имеющих широкий диапазон как магнитных и прочностных характеристик, так и стоимостных.

Вторая глава посвящена исследованию напряженного состояния встроенной в конвейерную ленту прямоугольной призмы на барабане.

Рассматривая напряженное состояние резинотканевой конвейерной ленты на барабане, надо отметить, что конвейерная лента в процессе эксплуатации подвергается воздействию сил, имеющих разный характер и природу своего возникновения. Все эти силы, действующие в ленте, формируют напряженное состояние встроенного в ленту элемента.

Проведя анализ сил, действующих на встроенную в конвейерную ленту прямоугольную призму, можно сделать ряд выводов. Система, в которой нагруженная призма опирается на упругое цилиндрическое основание, является статически неопределимой. При использовании классических методов теории упругости задача описывается системой сложных дифференциальных уравнений, в результате чего аналитическое решение упрощается различными допущениями, что приводит к большим отклонениям от действительных значений.

Поэтому в работе использован метод конечных элементов, который позволяет при расчете модели «Изгиб встроенного в ленту элемента на барабане» получить достаточно точную величину и форму деформаций, а так же значения действующего на пластину изгибающего момента, с учетом влияния характеристик жесткости всех элементов модели. Напряженное состояние встроенного в ленту элемента аппроксимируется сеткой квадратичных четырехугольных конечных элементов типа Plane 182, а нижней обкладки ленты и упругого основания восьмиузловых конечных элементов - типа Plane 183.

Схема конечно-элементной модели представлена на рис. 2.

В последнее время при проектировании упругого материала широко используется модель Муни-Ривлина, которая включает функцию плотности энергии деформаций и позволяет исследовать тела сложной конфигурации I i* - редуцированные инварианты деформации в i-ом направлении;

где a10, a01 -материальные константы; -коэффициент несжимаемости материала.

Используемое для описания свойств упругого основания из обкладочной резины конвейерной ленты двухпараметрическое уравнение Муни-Ривлина содержит две материальные константы (коэффициенты Муни-Ривлина), значение которых изменяется в широких пределах и является основной характеристикой модели.

Для нахождения коэффициентов Муни-Ривлина необходимо знать, как изменится деформация упругого основания при изменении нагрузки. В качестве исследуемого объекта использована обкладочная резина конвейерной ленты 2М-1200-4-ТК-200-2-5-2, класса А (потери объема при истирании не более 120мм3; условная прочность при растяжении не менее 24,5МПа; твердость 40-60ед. по Шор А). Эта обкладочная резина широко используется при изготовлении конвейерных лент различного назначения.

Рис. 3. Зависимости «нагрузка-деформация» для различных значений материальных констант Муни-Ривлина упругого основания: расчетная зависимость 1 - a10=1107, a01=5106; 2 a10=2,93105, a01=1,77105; 3 - a10=2,43105, a01=1,27105; 4 - a10=2105, a01=9104; 5 - a10=1105, a01=1105; 6 - a10=2105, a01=1,3105; 7 - эксперимент Исследования проводились на лабораторной установке БУ-39. В испытуемый образец обкладочной резины конвейерной ленты 10105мм посредством системы нагружения стенда вдавливалась металлическая пластинка 826414мм, при этом фиксировалось значение вдавливания пластинки (деформация резины) и нагрузка на инденторы стенда. Для каждого значения деформации проводилась серия из семи измерений. В результате расчета с произвольно заданными значениями коэффициентов Муни-Ривлина исследовано поле значений рассматриваемой зависимости (рис. 3) и достигнуто максимально сближение расчетной и экспериментальной зависимостей «нагрузка-деформация» (графики 6 и 7). Тогда частное решение для материала обкладочной резины конвейерной ленты 2М-1200-4-ТК-200-2-5-2, примет вид:

Для определения рациональных параметров встроенных в ленту конвейера на магнитной подушке элементов была проведена верификация модели взаимодействия встроенного элемента с футеровкой барабана (рис. 4), в результате чего получены зависимости напряжений во встроенном элементе конвейерной ленты от геометрических параметров призмы, натяжения и характеристик ленты, футеровки барабана и его диаметра. С помощью специально составленной программы на языке APDL в среде пакета программ AnSYS исходные параметры конечно-элементарных моделей изменялись в широких пределах (диаметр барабана (Дбар)=2501000мм; толщина футеровки ()=420мм; толщина встроенной призмы (h)= 515мм; длина встроенной призмы (l)= 20120мм).

Рис. 4. Моделирование Рис. 5. Зависимости напряжений, возниканапряженного состояния встроен- ющих во встроенном в ленту элементе, от натяженого в конвейерную ленту элемента ния ленты в среде программы AnSYS На рис. 5 приведены некоторые из полученных зависимостей напряжений, возникающих во встроенном в ленту элементе от натяжения ленты.

Применение метода конечных элементов позволяет не только качественно оценить интересующие зависимости, решить задачи выбора магнитного материала (физико-механические свойства) для изготовления встроенных в ленту магнитных призм, но и, задаваясь геометрическими параметрами встроенной в ленту магнитной призмы, рационально варьировать такими параметрами, как диаметр барабана, толщина и материал футеровки.

Задаваясь величиной натяжения ленты и длиной встроенного в ленту элемента можно получить зависимости действующего во встроенном элементе напряжения от толщины этого элемента (рис. 6а), или, задаваясь величиной натяжения ленты и толщиной встроенного в ленту элемента, можно получить зависимости действующего во встроенном элементе напряжения от длины этого элемента (рис. 6б).

При анализе напряжений, действующих во встроенном в ленту элементе от его длины, получены зависимости от натяжения ленты, в которых отмечается прогрессирующее увеличение напряжений в элементе. Значение длины встроенного элемента, при заданных параметрах барабана, футеровки и встроенной призмы, целесообразно выбирать до точки перегиба этих зависимостей.

Рис. 6. Зависимости действующего во встроенном в ленту элементе напряжения от толщины (а) и от длины (б) этого элемента Для получения сравнительной оценки результатов моделирования с экспериментом в Кузбасском государственном техническом университете разработан и сконструирован стенд, предназначенный для определения зависимости величины изгибающего момента, действующего на встроенный в ленту элемент, возникающий при движении ленты на барабане, от величины натяжения ленты (рис. 7).

Рис. 7. Схема измерительного стенда (1- пластина-датчик; 2-натяжное устройство; 3динамометр; 4- приводной барабан) Измерения проводились на полноразмерном модифицированном конвейере 1Л80. В участок конвейерной ленты 2ТК200 ленточного конвейера 1Л встроена призма 1 (см. рис. 7), имитирующая встроенный в ленту жесткий элемент, с установленными тензорезисторами на ее поверхности, прилегающей к ленте.

Пластина устанавливалась в ленту таким образом, чтобы ее поперечная ось при прохождении барабана была строго перпендикулярна его поверхности. Натяжение ленты осуществлялось за счет натяжного устройства и фиксировалось динамометром. Привод конвейера осуществлялся посредством асинхронного двигателя. Скорость движения ленты регулируется изменением частоты тока, подаваемого на приводной двигатель. Результаты эксперимента представлены на рис. 8.

Рис. 8. Зависимость изгибающего момента, действующего на встроенный в ленту элемент при прохождении концевого барабана, от скорости движения ленты (Кривая 1 - результаты эксперимента проведенного на скорости 0.7 м/с; 2 - скорость ленты 1.3 м/с; 3 - 1.6 м/с; -2.1 м/с; 5 - зависимость максимального момента действующего на встроенный элемент от скорости;6 - линия тренда) В результате аппроксимации зависимости величины максимального момента, действующего на встроенный элемент, от скорости движения ленты была получена экспериментальная модель из которой следует, что максимальный изгибающий момент увеличивается с увеличением скорости. Это явление необходимо учитывать в прочностных расчетах встроенных в ленту Рис. 9. Расчетная (1) и эксперименрис. 9.

тальная (2) зависимости напряжений от натяжения ленты Для оценки сходимости измерений относительно полученных теоретических зависимостей для призмы 60403мм на барабане с диаметром 250мм был произведен расчет значения изгибающего момента, действующего на встроенную в ленту пластину с учетом параметров стенда и нагрузки. При этом отмечается хорошая сходимость экспериментальных и расчетных зависимостей при доверительной вероятности 0,95. Разброс значений характеристик материала футеровки и ленты, участвующих в эксперименте, допускается 15-20% (ГОСТ 3583-71).

В третьей главе проведены теоретические и экспериментальные исследования магнитных систем.

Магнитные свойства встроенного в ленту элемента непосредственно зависят от геометрических размеров этого элемента и от свойств магнитного материала. Для максимального использования энергии магнитов можно рекомендовать использовать краевой эффект - увеличение величины напряженности магнитного поля на краях магнитной призмы (рис. 10). Влияние краевого эффекта выражается отношением расчетных подъемных сил для систем магнитного подвеса с конечными и бесконечными размерами длины.

Рис. 10. Схема распределения вертикальной составляющей напряженности магнитного поля постоянного магнита в форме прямоугольной призмы на поверхности полюсной грани (а - для магнитной призмы, имеющей конечные значения; б - для магнитной призмы бесконечной длины).

В результате экспериментальных исследований влияния расстояния между призмами в парящем ряду на величину подъемной силы было отмечено, что кривая зависимости имеет экстремум (рис. 11). При этом расстояние между магнитами составляет 5-10% от длины магнитной призмы, причем положение экстремума зависит от нагрузки на парящие магниты.

Дальнейшие исследования позволили получить функцию степени загрузки от рационального расстояния между магнитными призмами в ряду (рис. 12).

Эта кривая характеризует рациональное продольное расстояние между магнитными призмами в парящем ряду.

Рис. 11. Зависимость зазора меж- Рис. 12. Зависимость максимальду парящим и опорным рядом от рас- ной подъемной силы, отдельного ряда из стояния между магнитными призмами в четырех призм, от расстояния между Экспериментальная оценка действия краевого эффекта позволяет, в зависимости от свойств магнитного материала, рекомендовать расстояние между магнитными призмами в ряду, при котором достигается максимальное использование энергии постоянных магнитов, а сопротивление от изгиба на барабане будет минимизировано.

После реконструкции стенда были проведены экспериментальные исследования подъемной силы при различных схемах размещения магнитных призм в парящем ряду, некоторые из них представлены на рис. 13.

Рис. 13. Схемы размещения магнитных призм парящего ряда с продольным расположением опорных блоков (а – двурядная; б - шахматная) Результаты проведенных экспериментальных исследований позволяют оценить эффективность схемы размещения парящего ряда на несущие свойства ленты. Установлено, что использование шахматной схемы размещения магнитных призм увеличивает подъемную силу парящего ряда на величину около 20% в сравнении с линейной схемой, при прочих равных условиях.

В главе 4 рассмотрены материалы из опыта создания КМП с лентой из магнитоэласта. Предложена конструкция и способ монтажа ленты с магнитными призмами.

При прохождении ленты через барабан лента изгибается, и встроенные в нее магнитные призмы взаимодействуют с верхней частью монтажной ниши ленты своими гранями, вследствие чего может происходить усталостное разрушение соприкасающихся элементов. Для снижения эффекта усталостного разрушения в работе предложен способ монтажа магнитной призмы в карман конвейерной ленты без ее закрепления. При этом верхняя обкладка ленты сможет свободно растягиваться над призмой. Снятие фасок с верхней поверхности призмы может несколько уменьшить напряжения в контакте.

На основании приобретенного опыта эксплуатации стендовых моделей КМП с лентой из магнитоэласта и вышеописанных исследований можно обозначить оценки качества ленты, содержащей встроенные магнитные призмы:

1. Борт ленты КМП должен отвечать следующим требованиям:

- изготавливаться из материала, обеспечивающего высокое сопротивление вдавливанию, эластичного и обладающего достаточными прочностными характеристиками;

- расстояние от борта ленты до ниши с магнитной призмой должно быть таким, чтобы воздействие бокового ролика на встроенную призму было минимальным, вместе с тем, должна обеспечиваться возможность центрирования ленты магнитными блоками;

- изготавливаться из материалов, не оказывающих воздействия на магнитные свойства ленты.

2. Параметры магнитных призм и схема их размещения должны быть определены с учетом 20% запаса как по прочности, так и по магнитным свойствам.

3. Лента должна сохранять достаточную разрывную прочность.

4. Схема размещения магнитных призм внутри ленты должна разрабатываться с учетом минимизации сопротивления от изгиба на барабане, а также смещающей силы в поперечном направлении.

5. Магнитная призма должна находиться в нише без закрепления к бортам, но быть связанной с нижней обкладкой.

В заключении представлены основные выводы, которые отражают результаты исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная задача обоснования параметров встроенных в ленту магнитных призм для конвейера на магнитной подушке, имеющая существенное значение для расчета и проектирования транспортных средств. Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему:

1. Величина подъемной силы системы с использованием цельных магнитов из материала Nd-Fe-B почти в 5 раз превышает подъемную силу системы с использованием других современных магнитоэластов. Причем стоимость в переводе на максимальное энергетическое произведение (BH) max у магнитов Nd-Fe-B ниже в 1,5-2 раза.

2. Разработана методика моделирования (в среде AnSYS) показателей напряженно-деформированного состояния призмы, встроенной в конвейерную ленту при ее контакте с барабаном, для определения основных зависимостей характера и величины напряжений во встроенном элементе конвейерной ленты от геометрических параметров призмы, натяжения и характеристик ленты, футеровки барабана и его диаметра, позволяющие оценить рациональные параметры встроенного в ленту элемента.

3. Напряжения в призме, встроенной в конвейерную ленту, при переходе через барабан при соотношении диаметра барабана к длине призмы более 20: незначительны и возрастают в полиномиальной зависимости второй степени при соотношении менее 10:1.

4. Получены экспериментально-теоретические результаты исследований параметров модели Муни-Ривлина, характеризующей поведение упругого основания на поверхности барабана.

5. Коэффициент динамичности (по скорости) напряженного состояния в условиях прохождения встроенного элемента через барабан в скоростном диапазоне современных ленточных конвейеров изменяется в пределах от 1,3 до 1,5.

6. В результате оценки влияния расстояния между магнитными призмами парящего ряда на его несущие свойства получена зависимость рационального расстояния между магнитами в ряду, при котором обеспечивается максимальное использование энергии постоянных магнитов.

7. Установлено, что при использовании шахматной схемы монтажа магнитных призм, подъемная сила парящего ряда увеличивается на величину около 20% по сравнению с другими схемами (при условии взаимодействия одинакового количества магнитного материала).

Проведенные исследования позволяют определить рациональные параметры встроенных в конвейерную ленту магнитных призм для конкретных условий эксплуатации, и являются научно-теоретической базой для проектирования и создания ленты со встроенными монолитными магнитными призмами.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Пешков С. В. Подход к анализу напряженного состояния ленты с встроенными элементами на концевых барабанах ленточных конвейеров // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2004: материалы Х Междунар. науч.-практ. конф., 23-24 нояб. 2004 г./ ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2004. – С. 111–113.

2. Захаров А. Ю. Экспериментальные исследования зависимости изгибающего момента пластины встроенной в конвейерную ленту от величины натяжения ленты / А. Ю. Захаров, С. В. Пешков // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: тр. VII междунар. науч.-практ. конф. / ННЦ ГП ИГД им. А. А. Скочинского, ИУУ СО РАН, ГУ КузГТУ, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь». – Кемерово, 2005. – С. 163–165.

3. Пешков С. В. Планирование эксперимента по исследованию напряженного состояния ленты со встроенными элементами при ее движении / С. В.

Пешков, А. Ю. Захаров // Сборник лучших докладов студентов и аспирантов Кузбасского государственного технического университета: докл. 51-й науч.практ. конф., 17-21 апр. 2006 г. / ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2006. – С. 88–90.

4. Захаров А. Ю. Исследование напряженного состояния встроенного элемента в конвейерную ленту при ее движении / А. Ю. Захаров, С. В. Пешков // Вестник Кузбасского государственного технического университета. – 2006. – № 6 (57). – С. 40–42. (подписано в печать 19.11.2006).

5. Захаров А. Ю. К вопросу об оценке напряженного состояния элемента встроенного в конвейерную ленту / А. Ю. Захаров, С. В. Пешков // Современные пути развития машиностроения и автотранспорта Кузбасса: тр. I Всерос.

науч.-техн. конф. / ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2007. – С. 68–72..

6. Пешков С. В. Подход к рассмотрению сил, действующих на встроенную в конвейерную ленту прямоугольную призму / С. В. Пешков // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения: тр. 6-й Межрегион. науч.практ. конф. 9-11 апреля 2008 г. / Филиал СПГГИ (ТУ) «Воркутинский горный институт». – Воркута, 2008. – C. 346–348.

7. Zaharov Aleksandr J. Modeling of cross-section displacement of the magnetic cushion conveyor belt / Aleksandr J. Zaharov, Sergey V. Peshkov // Advances in geotechnical and structural engineering - Proceedings of the Fifth China-Russia Symposium on Underground and Building Engineering of City and Mine. 2008. – С.

60–63.

8. Пешков С. В. Исследование подъемных сил магнитного подвеса при различных схемах монтажа магнитных призм / С. В. Пешков, Д. Н. Анисимов // Сборник докладов студентов и аспирантов Кузбасского государственного технического университета. По результатам 53-й научно-практической конференции, 14-18 апр. 2008 г. / ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2008. – С. 82–85.

9. Захаров А.Ю., Пешков С.В. Моделирование напряженного состояния встроенного в конвейерную ленту элемента методом конечных элементов / А. Ю. Захаров, С. В. Пешков // Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию угольной промышленности: Труды X международной научно-практической конференции- Кемерово: ИУУ СО РАН, 2008. – C. 117Пешков С.В. Исследования изгибающего момента действующего на встроенный в ленту элемент при различных скоростях движения. / С. В. Пешков // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири. Сибресурс 2008. Материалы XII Международной научно практической конференции, 20-21 ноября 2008г, ГУ КузГТУ- Кемерово, 2008. – C. 148-150.



 
Похожие работы:

«КАМИНСКИЙ СТАНИСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (Нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа – 2004 2 Работа выполнена в ООО Татнефть - РЭТО ОАО Татнефть и в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук,...»

«Матиевский Герман Дмитриевич СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА И ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ДИЗЕЛЯ НА РЕЖИМАХ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ 05.04.02 – тепловые двигатели АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул - 2013 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) на кафедре двигателей внутреннего сгорания. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Свистула Андрей Евгениевич. Научный...»

«Столяров Дмитрий Петрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КРАНА МОСТОВОГО ТИПА 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск 2010 2 Работа выполнена в Томском государственном архитектурностроительном университете Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Орлов Юрий Александрович Официальные оппоненты : доктор технических наук,...»

«СЕЛИВАНОВ ДМИТРИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ УДК 622.32:620.193 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ В УСЛОВИЯХ СКВАЖИННОЙ КОРРОЗИИ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ухта – 2010 Диссертация выполнена на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности Ухтинского государственного технического университета. Научный...»

«ПОЛЕВЩИКОВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ 2Ч 10,5/12,0 ПРИ РАБОТЕ НА ЭТАНОЛЕ С ДВОЙНОЙ СИСТЕМОЙ ТОПЛИВОПОДАЧИ Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург 2011 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Вятская государственная сельскохозяйственная академия Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Лиханов Виталий Анатольевич Официальные оппоненты :...»

«АСТАХОВА Татьяна Валентиновна ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАМ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово – 2007 Работа выполнена в Институте цветных металлов и золота ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет и Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН Научный руководитель : кандидат технических...»

«Арестов Евгений Сергеевич ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ПОСЛОЙНОГО СОУДАРЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН ПРИ СВАРКЕ ВЗРЫВОМ Специальность 05.02.10 Сварка, родственные процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград – 2012 Работа выполнена на кафедре Оборудование и технология сварочного производства Волгоградского государственного технического университета Научный руководитель член-корреспондент РАН, доктор технических наук,...»

«МАКИЕНКО ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ СОЗДАНИЯ СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Специальность 05.03.06 – Технологии и машины сварочного производства Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Барнаул – 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС). Научный консультант : доктор технических наук, профессор Радченко Михаил Васильевич Официальные...»

«Панов Владимир Анатольевич РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА ДВИГАТЕЛЕЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ В ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХ ОРГАНИЗАЦИЯХ. Специальность 05.07.05 Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2012 Работа выполнена в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) МАИ Научный руководитель : д. т. н., профессор...»

«Кутумов Алексей Анатольевич РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ДРОССЕЛЬНЫХ ПНЕВМОУДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С НАДДУВОМ НАВЕСНЫХ МОЛОТОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ Специальность 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Омск – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет...»

«Нафиз Камал Насереддин ОРГАНИЗАЦИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРСПЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ (на примере Палестины) Специальность: 05.02.22 – Организация производства (строительство) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете (ГОУ ВПО МГСУ). Научный...»

«БОЧКОВ Владимир Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ НАКЛЕПОМ ФУТЕРОВОК ШАРОВЫХ МЕЛЬНИЦ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет Горный Научный руководитель – доктор...»

«ЗВЕРОВЩИКОВ Александр Евгеньевич ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-ПЛАНЕТАРНОЙ ОБЪЕМНОЙ ОБРАБОТКЕ Специальности: 05.02.08 – Технология машиностроения; 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Пенза – 2013 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего...»

«Дьяков Алексей Сергеевич ПОВЫШЕНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ПОДВЕСОК АТС ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ И ХАРАКТЕРИСТИК РЕЗИНОКОРДНЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ РЕССОР 05.05.03 – Колёсные и гусеничные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Волгоград – 2009 2 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, доцент Новиков Вячеслав Владимирович. Официальные оппоненты : доктор...»

«Гришина Елена Александровна ГАЗОДИНАМИКА И РАСЧЕТ ЭЖЕКЦИОННЫХ И ВИХРЕВЫХ ПНЕВМОЗАТВОРОВ Специальность 05.04.13 – Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2013 2 Работа выполнена на кафедре Гидравлика и гидропневмосистемы Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Южно-Уральский государственный университет (научный...»

«Савченко Андрей Владимирович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СКВАЖИННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГОРНЫЕ ПОРОДЫ ПРИ ДОБЫЧЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Специальность: 25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая и строительная) 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН академик РАН, профессор Научный...»

«МАННАПОВ Альберт Раисович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА ГТД МЕТОДОМ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ специальность 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Уфа-2009 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Уфимский государственный...»

«УДК 620.17 Харанжевский Евгений Викторович ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ УПРОЧНЕНИИ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Специальность 05.02.01 — Материаловедение (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск — 2002 Работа выполнена в Ижевском государственном техническом университете. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Ломаев Г. В. Научный консультант : кандидат...»

«Жарковский Александр Аркадьевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСАХ НИЗКОЙ И СРЕДНЕЙ БЫСТРОХОДНОСТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 05.04.13 - гидравлические машины, гидропневмоагрегаты Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2003 Диссертация выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный...»

«Башаров Рашит Рамилович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОНЦЕВОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ С УЧЁТОМ УПРУГИХ ОТЖАТИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЯ СТАНКА 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Оренбург 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.