СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА С РАЗМЕЩЕНИЕМ НЕРАБОЧЕЙ ВЕТВИ ЛЕНТЫ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ЕЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РОЛИКООПОРАМИ ГРУЗОНЕСУЩЕЙ ВЕТВИ ЛЕНТ Российский патент 2012 года по МПК G01M17/00 B65G15/00 

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.

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 G₁ и G₂ (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.

Работа на стенде выполняется следующим образом. На подвесках 12 и 13 размещаются сменные грузы 14 и 15, формирующие за счет их веса соответствующие натяжения S₀ 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 S₀, 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=S₂-S₁, где S₂ и S₁ - 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

φ=arctg[0,5gl(q_л+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.

H=[D(cosα+sinαtgα)-atgα].

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),

H=0,5Kga(l-a)(q_л+q)/S.

Принятые условные обозначения:

g - ускорение свободного падения, м/с²; l - шаг расстановки роликоопор на грузонесущей ветви моделируемого конвейера, м; q_л, 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; а - 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

W_i1=t_i(e^fθ-1).

Тяговое усилие, передаваемое ролику второй роликоопоры грузонесущей ветви ленты

W_i2=t₀(e^fα-1),

где t₀=t_ie^fθ+{t_ie^fθ2sin[0,5(α+θ)]+gG_рн+gq_лlcosβ}w-gq_лlsinβ,

где t₁, t₀ - 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_рн - масса вращающихся частей роликоопоры нерабочей ветви ленты, кг, q_л - 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.

Тяговое усилие, передаваемое нерабочей ветвью ленты роликам двух смежных роликоопор грузонесущей ветви и соответственно самой грузонесущей ветви ленты, определяется по формуле W_i=W_i1+W_i2.

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.

Стенд состоит из отрезка конвейерной ленты, огибающего барабан, установленный на раме. Верхняя и нижняя ветви ленты размещены с возможностью их опирания на роликоопоры. Одна из роликоопор смещена относительно другой в сторону барабана и размещена на плите, установленной на раме с помощью сменных пластин, с возможностью взаимодействия с верхней ветвью ленты. Верхняя и нижняя ветви ленты огибают отклоняющие ролики с соединением их концов с подвесками с возможностью размещения на них сменных грузов с регулируемым весом. Над верхней ветвью ленты со смещением в обе стороны от 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. На верхней ветви ленты в зоне ее примыкания к барабану закреплено приспособление для измерения величины натяжения ленты с возможностью его опирания и смещения по направляющей. Оптимизируются проводимые исследования на стенде. 3 ил.

Стенд для исследования параметров ленточного конвейера с размещением нерабочей ветви ленты с возможностью ее взаимодействия с роликоопорами грузонесущей ветви ленты, содержащий раму, закрепленный на ней отрезок ленты, опорное приспособление для ленты, прибор для измерения натяжения ленты и приспособление для ее натяжения, отличающийся тем, что 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 и смещения указанного приспособления по направляющей.