РУДНИЧНЫЙ ЭЛЕВАТОР, ОСНАЩЕННЫЙ ШАРНИРНЫМИ КРЕПЛЕНИЯМИ КОВШЕЙ

АННОТАЦИЯ

Проведенное исследование разных видов транспорта в горной промышленности показало перспективу применения ковшовых элеваторов (непрерывный транспорт). Предметом исследования является обеспечение перемещения крупнокусковых грузов при увеличенном объеме ковшей используя модернизированные узлы закрепления элементов конструкции к органу тяги с увеличением характеристик надежности элеватора. Цель исследования - увеличение производительности ковшовых элеваторов путем модернизации узлов прикрепления ковшей к органам тяги.

Выполненные исследования позволяют разработать исходные требования к проектированию оборудования данного типа.

ABSTRACT

The conducted research of different types of transport for quarries, processing plants showed the prospect of using bucket belt conveyors. The subject of the study is to ensure the movement of large-volume loads with an increased volume of buckets using modernized nodes for fixing structural elements to the traction body with an increase in the reliability characteristics of the elevator. The purpose of the study is to increase the productivity of bucket elevators by upgrading the bucket attachment points to the traction organs.

The performed research allows us to develop the initial requirements for the design of this type of equipment.

Ключевые слова: модернизация, узлы крепления, ковши, органы тяги, ковшовые элеваторы, исходные требования, ленточный элеватор

Keywords: modernization, attachment points, buckets, traction organs, bucket elevators, initial requirements, belt elevator.

Введение

Спецификой развития горных работ на больших глубинах является усложнение горнотехнических условий разработки. С увеличением глубины карьеров, шахт ухудшаются технико-экономические показатели, что определяется увеличением длины транспортных коммуникаций, ростом количества единиц транспортного оборудования и числа рабочих, занятых его обслуживанием, сокращением активных запасов руды. [1]

В результате комплекса исследований, направленного на устранение факторов, отрицательно влияющих на работу циклично - поточных технологий, были найдены технологические решения, из которых наиболее эффективным является применение горных транспортных машин непрерывного действия, способных осуществлять транспортировку горной массы под углом, достигающим 90 град.

Главная особенность машин непрерывного действия - относительная независимость их производительности от длины транспортирования, так как груз имеет возможность перемещаться непрерывным потоком с некоторой средней скоростью при сплошном или сосредоточенно - распределенном его размещение на несущем (рабочем) органе машины. [2]

Наличие в замкнутом пространстве карьера, шахты большого числа работающих двигателей оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду, резко ухудшает экологическую обстановку.

Обеспечение надежной и безопасной работы транспортных коммуникаций, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности, приобретает особую актуальность. [3]

Целью работы является обоснование применения конструктивной особенности рудничного элеватора, оснащённого шарнирными креплениями ковшей к тяговому органу в горной промышленности.

Объект, методы и результаты исследований

Существующие конструкции ковшовых элеваторов с цепными и ленточными тяговыми органами обладают следующими недостатками: ограничением размеров и вместимости ковшей с соответствующим ограничением крупности кусков транспортируемого груза и производительности элеваторов. При этом для ковшовых цепных элеваторов характерны увеличенные динамические нагрузки на цепи тягового органа и зубья приводных звездочек при увеличенных размерах ковшей и соответственно увеличенного шага пластинчатых цепей при огибании ковшами приводных звездочек, что уменьшает срок службы цепей тягового органа и приводного блока и надежность эксплуатации элеватора при увеличенной вместимости ковшей. Для ленточных элеваторов характерна ограниченная прочность однорядных узлов крепления ковшей к ленте, что ограничивает величину допустимого веса ковша с размещенным в нем транспортируемым грузом. [4]

Способ непосредственного крепления ковшей к ленте нельзя признать удовлетворительным, так как он не обеспечивает прочного соединения из-за линейного закрепления ковша; последнее обусловлено необходимостью обеспечения свободного огибания ковшами приводного и натяжного барабанов без разрывов тягового органа или элементов крепления. Поэтому под действием гравитационных и центробежных сил, реакции зачерпываемого груза может произойти, отрыв ковшей от ленты. [5]

Исследуется ковшовый ленточный элеватор с увеличенной вместимостью ковшей (рис. 1) [6].

Рисунок 1. Ковшовый ленточный элеватор

Орган с гибкой тягой и закрепленными на нем ковшами (3) размещается на элеваторе и замыкается на приводном (1) и натяжном барабанах. Четыре шарнирных узла являются крепежом для ковшей (4–7) с пальцами (8–11). Ковш к тяговому органу закреплен в двух местах, а в двух других – за счет использования соединяющих звеньев (12, 13) с осуществлением возможного смещения в них пальцев, закрепленных на днище каждого ковша, а соединяющие звенья прикреплены верхними частями к ветви ленты, несущей груз в зоне узлов верхних шарнирных.

Вырезы щелевые (14) соединительных звеньев изготовлены с кромками полукруглой формы по торцам и возможным их взаимодействием с пальцами, размещенными в их нижних частях на вертикальном участке ветви ленты, несущей груз. Расстояние между торцевыми кромками щелевых вырезов определяется выражением (1).

                                      (1)

где  R – радиус окружности, которая проходит через центр пальцев узла верхних шарниров; l – интервал между пальцами верхнего и нижнего шарнирных узлов, которые закреплены на ковше; d – диаметр шарнирных пальцев.

В результате весовая нагрузка от ковшей распределяется между шарнирами обеих пар, дает возможность повысить размеры ковшей и их емкость с удобной транспортировкой элеватором грузов крупнокускового вида при повышенной производительности ковшового элеватора.

Это возможно для ковшового элеватора ленточного типа с увеличенной емкостью ковшей. Элементы прикрепления ковшей к органу тяги выполняются в виде четырех шарнирных узлов, имеющих пальцы округлого сечения. Ковш к органу тяги крепится прямо в двух точках, а еще в двух – звеньями соединения с возможностью смещения в них пальцев шарниров, пальцы закрепляются на дне каждого ковша. Звенья соединения прикреплены своими верхними частями к ветви ленты, несущей груз в месте размещения верхних шарниров, а вырезы щелей звеньев выполнены с кромками полукруглой формы на торцах, взаимодействующих с пальцами.

Определение геометрических размеров ковша проводится в соответствии с крупностью транспортируемого груза, где ширина и вылет ковша должны соответствовать следующим соотношениям (рис. 2) [7; 8]:

• ширина:

B_min ≥ k₁a_max,

где  k₁=6,5….8, a_max – кусковатость породы;

• вылет:

А_min ≥ k₂a_max .

где  k₂=2….5, a_max – кусковатость породы.

Рисунок 2. Сечение ковша

Для определения площади сечения ковша воспользуемся программой КОМПАС – 3D (рис. 3).

Рисунок 3. Модель специализированного ленточного элеватора для крупнокусковых грузов: 1 – съемные ковши; 2 – ленточный тяговый орган; 3 –приводной барабан; 4 – шарнирные узлы крепления ковша к тяговому органу

Шаг расстановки ковшей на тяговом органе элеватора вычисляется по выражению:

а=0,8Н

Линейная масса груза:

q_г=i₀ Ψ /a,

где  i0 – вместимость ковша, л;

Ψ – коэффициент заполнения ковша грузом;

a – шаг расстановки ковшей на тяговом органе, м.

С целью проверки теоретических положений и правильного выбора основных параметров и конструктивных элементов ковшового элеватора в ИГДГиГ СФУ на кафедре Горные машины и комплексы выполняются всесторонние экспериментальные исследования на стенде.

Результаты исследования послужат основанием для рекомендаций по проектированию усовершенствованной конструкции ковшового элеватора с увеличенной вместимостью ковшей.

Заключение

Таким образом предлагаемая в статье конструкция рудничного элеватора имеет расширенные возможности использования его по таким важным параметрам, как вместимость ковшей, производительность, крупность кусков транспортируемого груза, высота подъема и надежность функционирования благодаря фиксации каждого ковша на ленте по ее длине в двух точках.

Список литературы

1. Рациональность использования установок непрерывного транспорта в качестве шахтного подъема Исрафилов Р.Г. Шигин А.О. Научный альманах · 2022 · N 7-2(93).
2. Обоснование рациональности применения непрерывного транспорта для подъема на карьерах Исрафилов Р.Г. Шигин А.О. Наука и образование в XXI веке По материалам международной научно-практической конференции 30 июня 2022 г. https://ukonf.com/doc/cn.2022.06.01.pdf ISSN 2412-8988
3. Геотехнологические проблемы и особенности ведения горных работ на глубоких карьерах В.Л. Яковлев, С.В. Корнилков, 2015.
4. Патент CN № 202089535U В65G17/36. (Заявлено 01.2006, опубликовано 28.12.2011).
5. Патент RU № 166119U1 B65G17/12, B65G17/30, B65G17/36, B65G17/44. Богданов В.С., Юрьева М.В., Хахалев П.А., Горшков П.С., Бражник Ю.В. Быстросъемное надежное крепление ковша к ленте элеваторного транспортера. Бюлл. № 32. (Заявлено 01.08.2016, опубликовано 20.11.2016).
6. Патент RU № 2478550 B65G17/12. Тарасов Ю.Д., Исрафилов Р.Г. Ковшовый ленточный элеватор с увеличенной вместимостью ковшей. Бюлл. № 10. (Заявлено 31.10.2011, опубликовано 10.04.2013).
7. Иванов, С.А. Инжиниринг транспортирующих машин и устройств / С.А. Иванов, Н.А. Чиченев, 2018. – 392 с.
8. Артоболевский, И.И. Классика инженерной мысли: машиностроение. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский, 2019. – 640 с.