СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА С РАЗМЕЩЕНИЕМ НЕРАБОЧЕЙ ВЕТВИ ЛЕНТЫ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РОЛИКООПОРАМИ ГРУЗОНЕСУЩЕЙ ВЕТВИ ЛЕНТ
TEST BENCH TO STUDY PARAMETERS OF CONVEYOR BAND WITH PLACEMENT OF INACTIVE BRANCH OF BAND WITH ABILITY OF ITS INTERACTION WITH CARRYING ROLLER BRANCH OF BANDS

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров ленточного конвейера, у которых нерабочая ветвь ленты размещена с возможностью ее постоянного взаимодействия с роликоопорами грузонесущей ветви ленты.
Известен стенд для исследования напряженного состояния желобчатой ленты (прототип), содержащий раму, закрепленный на ней отрезок конвейерной ленты с возможностью размещения на нем пробы транспортируемого груза, опорное приспособление для ленты, прибор для измерения натяжения ленты и приспособление для ее натяжения (пат. РФ №2188787, кл. 7 B65G 15/00, 43/00).
Недостатком известного стенда является невозможность его использования для исследования параметров ленточных конвейеров, у которых нерабочая ветвь ленты за счет соответствующего размещения ее роликоопор постоянно взаимодействует с роликоопорами грузонесущей ветви (пат РФ №2299166 и №2326039).
Техническим результатом изобретения является возможность проведения исследований, направленных на установление оптимальных параметров ленточного конвейера с взаимодействием нерабочей ветви ленты с роликоопорами грузонесущей ветви, которые бы позволили не только обеспечивать улавливание обеих ветвей ленты при ее обрыве, но и при соответствующем размещении роликоопор нерабочей ветви ленты и сообщения ей тягового усилия позволили существенно снизить нагрузку на грузонесущую ветвь ленты с увеличением ресурса конвейерной ленты и расширением возможностей использования конвейеров.
Технический результат достигается тем, что в стенде для исследования параметров ленточного конвейера с размещением нерабочей ветви ленты с возможностью ее взаимодействия с роликоопорами грузонесущей ветви ленты, содержащем раму, закрепленный на ней отрезок ленты, опорное приспособление для ленты, прибор для измерения натяжения ленты и приспособление для ее натяжения, отрезок ленты размещен с возможностью огибания им барабана, установленного на раме с возможностью вращения в вертикальной плоскости, при этом верхняя и нижняя ветви ленты размещены с возможностью их опирания на горизонтально установленные роликоопоры, причем роликоопора нижней ветви смещена относительно роликоопоры верхней ветви в сторону барабана и размещена с возможностью взаимодействия с верхней ветвью ленты на плите, которая установлена на размещенных под ней сменных пластинах с их взаимной фиксацией с помощью стяжных болтов с нажимными гайками на раме, концы верхней и нижней ветвей отрезка ленты огибают отклоняющие ролики и соединены с подвесками с возможностью размещения на них сменных грузов, а над верхней ветвью ленты со смещением в обе стороны от ее роликоопоры размещены установленные на вертикально ориентированных штоках с возможностью вращения и прогиба вниз верхней ветви ленты нажимные ролики, штоки выполнены с закрепленными на раме винтовыми приводными механизмами для их вертикального смещения, приспособление для измерения величины натяжения ленты размещено на верхней ветви ленты в зоне ее примыкания к барабану, с возможностью опирания указанного приспособления и его смещения по направляющей.
Стенд представлен на фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - взаимное расположение смежных роликоопор верхней и нижней ветвей ленты, на фиг.3 - взаимное расположение грузонесущей и нерабочей ветвей ленты и их роликоопор исследуемого ленточного конвейера.
1
2
Стенд состоит из отрезка конвейерной ленты 1 с возможностью огибания ею установленного на раме 2 с возможностью вращения в вертикальной плоскости барабана 3. Верхняя и нижняя ветви ленты 1 размещены с возможностью их опирания соответственно на роликоопоры 4 и 5. При этом роликоопора 5 смещена относительно роликоопоры 4 в сторону барабана 3 и размещена на плите 6 с возможностью взаимодействия с верхней ветвью ленты 1. Плита 6 установлена на размещенных под ней сменных пластинах 7 с их взаимной фиксацией с помощью стяжных болтов 8 с нажимными гайками 9 на раме 2. Верхняя и нижняя ветви ленты 1 огибают отклоняющие ролики 10 и 11 с соединением их концов с подвесками 12 и 13 с возможностью размещения на них сменных грузов 14 и 15 с регулируемым весом G и G (вместе с весами подвесок 12 и 13). Над верхней ветвью ленты 1 со смещением в обе стороны от роликоопоры 4 размещены установленные на вертикально ориентированных штоках 16 и 17 с возможностью вращения и прогиба вниз верхней ветви ленты 1 нажимные ролики 18 и 19. Штоки 16 и 17 выполнены с закрепленными на раме 2 винтовыми приводными механизмами 20 и 21 для их вертикального смещения. На верхней ветви ленты 1 в зоне ее примыкания к барабану 3 закреплено приспособление 22 для измерения величины натяжения ленты 1 с возможностью его опирания и смещения по направляющей 23. В качестве приспособления 22 может быть использован, например, динамометр или соответствующий датчик, фиксирующий натяжение ленты.
0
0
2
1
2
1
Работа на стенде выполняется следующим образом. На подвесках 12 и 13 размещаются сменные грузы 14 и 15, формирующие за счет их веса соответствующие натяжения S и t грузонесущей и нерабочей ветвей ленты моделируемого конвейера, обеспечиваемым с помощью приводов грузонесущей и нерабочей ветвей конвейерной ленты на соответствующем участке трассы конвейера. Далее с помощью винтовых приводных механизмов 20 и 21 нажимные ролики 18 и 19 смещаются вниз с деформацией верхней ветви ленты 1, соответствующей прогибу грузонесущей ветви ленты моделируемого конвейера в пролете между смежными роликоопорами под действием веса самой ленты и веса размещенного на ней транспортируемого груза. Величина этого прогиба определяет величину угла φ набегания и сбегания ленты с ролика 4. Затем путем размещения под плитой 6 определенного числа сменных пластин 7 роликоопора 5 нижней ветви ленты 1, последовательно, в процессе проведения экспериментальных исследований, устанавливается на различной высоте, начиная с положения роликоопоры 5, соответствующего расположению нижней ветви ленты 1 с зазором относительно нижней кромки роликоопоры 4, и заканчивая размещением роликоопоры 5 при максимально возможном ее приближении к верхней ветви ленты 1, соответствующим максимальному углу α обхвата нижней ветвью ленты 1 роликоопоры 4 верхней ветви с нижней ее стороны. При различных сочетаниях параметров S, t, φ, α при повороте барабана 3 с помощью приспособления 22 фиксируется величина натяжения S верхней ветви ленты 1. При этом при повороте барабана 3 и смещении ленты 1 сама лента 1 или приспособление 22 опираются на направляющую 23, исключающую прогиб вниз верхней ветви ленты 1. Общее число экспериментов выбирается с учетом возможности получить необходимую информацию для подсчета суммарного тягового усилия, реализуемого за счет взаимодействия нерабочей ветви ленты с роликоопорами грузонесущей ветви при оптимизации параметров размещения роликоопор нерабочей ветви ленты. Это позволяет определить долевое участие нерабочей ветви ленты в формировании тягового усилия за счет взаимодействия нерабочей ветви конвейерной ленты с роликоопорами грузонесущей ветви ленты при соответствующем уменьшении величины натяжения грузонесущей ветви ленты моделируемого конвейера. Тяговое усилие W(Н), передаваемое верхней ветви ленты 1 роликоопорой 4 за счет ее взаимодействия с нижней ветвью ленты 1, определяется как разность между показаниями регистрирующего приспособления 22 соответственно при углах обхвата нижней ветвью ленты 1 роликоопоры 4 α>0 и α=0, т.е. W=S-S, где S и S - натяжения верхней ветви ленты 1(Н) при углах обхвата α>0 и α=0.
Для полномасштабного проведения экспериментальных исследований на стенде его параметры определяются следующим образом.
Угол набегания верхней ветви ленты 1 на роликопору 4 и сбегания с нее
л
φ=arctg[0,5gl(q+q)/S].
Смещение по вертикали нижней роликоопоры 5 относительно верхней роликоопоры 4, соответствующее заданному углу α обхвата нижней ветвью ленты 1 роликоопоры 4 верхней ветви.
a
H=[D(cosα+sinαtgα)-tgα].
Минимальное смещение нижней роликоопоры 5 относительно верхней 4 из условия отсутствия контакта между верхней и нижней ветвями ленты 1, соответствующее максимально возможному углу α обхвата нижней ветвью ленты 1 роликоопоры 4 (фиг.2),
a
a
л
H=0,5Kg(l-)(q+q)/S.
Принятые условные обозначения:
2
л
а
g - ускорение свободного падения, м/с; l - шаг расстановки роликоопор на грузонесущей ветви моделируемого конвейера, м; q, q - линейные массы соответственно конвейерной ленты и транспортируемого груза, кг/м; S - натяжение грузонесущей ветви ленты в заданной точке трассы моделируемого конвейера, H; D - диаметр роликов роликоопор моделируемого конвейера и размещенных на стенде, м;  - расстояние между осями роликов роликоопор, м; К - коэффициент запаса (К>1), исключающий возможность контакта между верхней и нижней ветвями ленты 1 при максимально поднятой нижней роликоопоре 5.
Экспериментальные исследования, выполненные на стенде, позволяют в реальном конвейере за счет оптимизации параметров обеспечить передачу грузонесущей ветви ленты дополнительное тяговое усилие от их роликоопор за счет взаимодействия последних с нерабочей ветвью конвейерной ленты. При этом тяговое усилие, передаваемое каждой парой смежных роликопор грузонесущей ветви ленты при размещении роликоопор нерабочей ветви с удвоенным по сравнению роликоопорами грузонесущей ветви ленты шагом, определяется (см. фиг.3) следующим образом.
Для горизонтально конвейера тяговое усилие, передаваемое первой, по ходу движения 24 нерабочей ветви ленты 1, роликоопорой 4 за счет ее огибания нерабочей ветвью 1 при угле обхвата θ
i1
i
fθ
W=t(e-1).
Тяговое усилие, передаваемое ролику второй роликоопоры грузонесущей ветви ленты
i2
0
fα
W=t(e-1),
0
i
i
рн
л
л
fθ
fθ
где t=te+{te2sin[0,5(α+θ)]+gG+gqlcosβ}w-gqlsinβ,
1
0
рн
л
где t, t - натяжения нерабочей ветви ленты в точках ее набегания соответственно на первую и вторую роликоопору грузонесущей ветви, Н; θ, α - углы обхвата нерабочей ветвью ленты роликов первой и второй роликоопор грузонесущей ветви, рад; f - коэффициент трения между нерабочей ветвью ленты и роликами роликоопор грузонесущей ветви, G - масса вращающихся частей роликоопоры нерабочей ветви ленты, кг, q - линейная масса ленты, кг/м, l - шаг расстановки роликоопор на грузонесущей ветви ленты, w - коэффициент сопротивления движению нерабочей ветви конвейерной ленты по своим роликоопорам, β - угол наклона конвейера; i - порядковый номер парных смежных роликоопор грузонесущей ветви, i∈[1,n], n=L/(2l), L - длина конвейера.
i
i1
i2
Тяговое усилие, передаваемое нерабочей ветвью ленты роликам двух смежных роликоопор грузонесущей ветви и соответственно самой грузонесущей ветви ленты, определяется по формуле W=W+W.
Отличительные признаки изобретения позволяют проводить на стенде исследования параметров ленточных конвейеров с определенным образом размещенными роликоопорами нерабочей ветви ленты с целью их оптимизации по критериям обеспечения максимальной величины тягового усилия, реализуемого нерабочей ветвью ленты за счет ее взаимодействия с роликоопорами грузонесущей ветви конвейерной ленты, и максимального снижения величины натяжения грузонесущей ветви конвейерной ленты при увеличенном суммарном тяговом усилии, развиваемом головным и концевым барабанными приводами.