Таспалы конвейер

 

  

 

Тұрдалиев Әуезхан 

 

 

 

Ірі таспалы конвейерлердің пайдалану тиімділігін жоғарылату және олардың кернеулі-деформациялық  күйін анықтаудың теориялық негіздері  

 

 

  

 

05.05.04 – Жол, құрылыс және көтеру-тасымалдау машиналары  

 

 

  

 

 

 

Техника ғылымдарының докторы ғылыми дәрежесін

 алу үшін жазылған  диссертацияның 

авторефераты 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

Қазақстан Республикасы

Алматы, 2008 

 

 

  

 

Диссертациялық жұмыс  Қ.И.Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университетінде орындалған  

 

 

 

Ғылыми кеңесшісі:     техника ғылымдарының докторы

        Джиенқұлов С.А.

 

 

Ресми оппонентері:   техника ғылымдарының докторы Қадыров А.С. 

 

техника ғылымдарының докторы  Қайнарбеков А. 

 

техника ғылымдарының докторы  Қайым Т.Т. 

 

Жетекші ұйым: М.Тынышпаев атындағы Қазақ көлік және коммуникациялар академиясы  

 

 

  

 

Диссертация 2008 жылдың «_26___»  желтоқсанында сағат «__14-00__» Қ.И.Сәтбаев  атындағы Қазақ ұлттық техникалық университетінде  Д14.17.02 диссертациялық кеңесі мәжілісінде  қорғалады. Мекен жайы: 050013, Қазақстан  Республикасы, Алматы қаласы, Сәтбаев  көшесі, 22, Машинажасау институты, МСК, 21. Факс 8(7272)926025, т.2577183(083), E-mail: aspirantura@ntu.kz  

 

 

 

Диссертациямен Қ.И.Сәтбаев  атындағы Қазақ ұлттық техникалық университетінің  кітапханасында (050013, Қазақстан Республикасы, Алматы қаласы, Сәтбаев көшесі, 22) танысуға болады.

 

 

 

Автореферат 2008 жылдың «_26___»  қарашасында таратылды. 

 

 

  

 

 

  

 

 

 

Диссертациялық кеңестің

ғалым хатшысы        Б.Сазамбаева  

 

КІРІСПЕ 

 

Жұмыстың қысқаша  сипаттамасы. Ірі таспалы конвейерлердің (ІТК) кернеулі-деформациялық күйін зерттеу арқылы конвейердің жүк тасымалдау кезіндегі таспасының көлденең ауытқуының себептері анықталды. Конвейердің жұмыс істеу кезіндегі істен шығу жағдайларын қарастырып, олардың арасындағы аналитикалық тәуелділіктер анықталған. Өндірістегі жұмыс істеп тұрған ірі конвейерлерге жүк тиеу кезінде пайда болатын өнбойлық және көлденең тербелістер анықталып, оларды пайдалану тиімділігін жоғарылату жолдарын көрсететін әдістемелік ұсыныстар жасалды.

Жұмыстың өзектілігі. Қазақстанда қабылданған және күшіне енген «Қазақстан Республикасының 2003-2015 ж. Индустралды-инновациялық даму стратегиясына» байланысты өндірістік салалардың дамуы, өндірілген өнімдердің бәсекелегіш қабылеттілігін арттыру, қолданыстағы мәшиналар мен жабдықтардың тиімділігін жоғарлату туралы күрделі мәселелерді іске асыру қарастырылған. Соған орай, арнайы көліктік техниканың механикалық жүйелері сапасы мен сенімділігіне түрлі тұрақсыз факторлар жоба жасау және пайдаланушылық кезеңдеріндегі ықпалын бағалауға арналған әдістердің әзірленуі маңызды және талап етілетін техникалық проблемасы болып табылады.

Өндірістің барлық салаларында  жоғарыда көрсетілген мәселелердің шешілуін терең ғылыми зерттеу және техникада түбегейлі өзгерістермен атқарылатын жұмыстардың технологиясы негізінде жүзеге асырылатын болады. Көрсетілген мәселелердің шешілуі жүктерді тасмалдаудағы еңбек өнімділігін екі есеге өсіруді, атқарылатын жұмыстардың өзіндік құнын 30% дейін төмендетілуін қамтамасыз ететін икемді технологиялық желілерді автоматтандыру, сондай-ақ, механикаландыру үшін өндірісті конвейерлермен жабдықтау болып табылады.

Жоғары түрпілі ірі  кесекті қатты тау жыныстарынан тұратын жүктерді тиеп, тасымалдау кезінде жұмыс органдарының қосымша  жүктемелердің әсерінен жиі істен  шығып қалатынын тәжірибенің  өзі көрсетіп жүр. Осыған орай, осы  кемшіліктерді жою және техниканы  одан әрі жақсарту талаптарының бірі конвейерлердің параметрлерін дұрыс  таңдап алу және түсетін күштерін дәл есептеу болып саналады. Сондықтан  зерттеушілер алдына келесі талаптар қойылады:

- конвейер жүктелген кезде  таспадағы жүктердің қалыптасуынан  туындайтын құбылыстар;

- осы құбылыстардың конвейердің  жұмыс қабілеттілігіне әсерлері  және оларды теориялық тұрғыдан  негіздеу;

- пайдалану тұрғысынан  қарастырғанда сенімділік теориясының  негіздерін жасап, іс жүзінде  әдістемелелік нұсқауларды ұсыну.

Соған байланысты, таспалы  конвейердің параметрлерін анықтау  арқылы, олардың пайдаланушылық тиімділігін  қамтамасыз ететін тораптардың техникалық күйін зерттеп, жоғарлатудың жаңа әдістерін  іздестіруге және белгілеуге бағытталған  осы жұмыс көкейтесті болып табылады да салааралық маңызы зор болып саналады.

Жұмыстың нысаны: Ірі таспалы конвейерлер, жұмыс органдарында пайда болатын динамикалық процесстер, олардың конвейер элементтеріне және механикалық жүйенің техникалық күйіне әсері.

Жұмыстың идеясы: Ірі таспалы конвейерлердің пайдалану сенімділігі мен жұмыс істеу қабілетін жоғарылату.

Жұмыс мақсаты: Ірі таспалы конвейерлерді пайдалануды тиімділігін жоғарылату және олардың кернеулі-деформациялық күйін есептеудің теориялық негізін жасаудың әдістемелік кешенін құру.

Қойылған мақсатқа байланысты төмендегідей зерттеу міндеттері алға қойылған:

-       ірі таспалы конвейерлерді зерттеу және пайдалану шарттарын талдау;

-       ірі таспалы конвейерлердің негізгі парамтерлерін бағалау  және олардың элементтеріне әсер ететін жүктемелерді дәйектеу;

-       ірі таспалы конвейерлердегі таспаның кернеулі-деформациялық күйін кешу салдарынан оның көлденең ауытқуын анықтау;

-       ірі таспалы конвейерлердің айнымалы қозғалысындағы таспаның өнбойлық және көлденең тербелістерінің математикалық модельдерін жасау;

-       ірі таспалы конвейерлердің механикалық жүйесінің техникалық күйін зерттеу;

-       ірі таспалы конвейерлердегі таспаның көлденең ауытқуын анықтау бойынша сынақтық зерттеулер жүргізу;

-       ірі таспалы конвейерлердің жұмыс істеу қабілеттілігін жоғарылату бойынша ұсыныстар жасау;

-       ірі таспалы конвейерлерді қолдануда пайдалану тиімділігін анықтау және олардың кернеулі-деформациялық күйін анықтаудың теориялық негіздерінің әдістемелік жиынтығын жасау.

Зерттеу әдістері: математикалық статистика мен ықтималдық теориясы, математикалық және физикалық модельдеу, пластиналар мен қабықшалар теориясы, серпімділік теориясы, зертханалық және өнеркәсіптік машиналар үшін жоспарлау теориясын пайдалану арқылы сынақтық зерттеулер жүргізулерден тұратын зерттеудің кешендік әдісі негізінде жүргізіліді.

Жұмыс нәтижелерінің  жаңалығы:

-       жүк тасымалдағандағы жүктемеге байланысты жүк тасымалдайтын таспаның көлденең ауытқуының аналитикалық тәуелділігі табылды;

-       ірі таспалы конвейердің тұрақты және айнымалы қозғалғандағы таспасының кернеулі-деформациялық жағдайының және өнбойлық-көлденең тербелістерінің математикалық модельдері жасалды;

-       ірі таспалы конвейердің кернеулі-деформациялық жағдайын есептеудің теориялық негізінің жаңа әдістемелік кешен жасалды;

-       үйме жүктерді конвейерге тиеу кезінде соққыдан пайда болатын таспа бойымен тарайтын толқындар бірінші рет зерттеліп, олардың жүктемелердің қалыптасуына әсері анықталды;

-       өнбойлық және көлденең толқындардың әсерлерінен пайда болатын күштердің әсерімен таспаның көлденең бағытта ауытқуы анықталды;

-       ірі таспалы конвейердің механикалық жүйесінің техникалық күйін анықтап, пайдалану тиімділігін жоғарылату жолдарының әдістемелік ұсыныстары берілді.

-       жүкті тиеу кезіндегі жүктеменің ірі конвейер таспасының кернеулі-деформациялық күйіне байланысты көлденең ауытқуын анықтайтын аналитикалық тәуелділіктер алынған;

-       ірі таспалы конвейер элементтерінің қызмет ету мерзімін есептеуде ескеру үшін өнбойлық-көлденең тербелгендегі жүк және таспаның өзара әсерлесу заңдылықтары анықталған;

-       жүктелген ірі конвейер таспасының айнымалы қозғалысы кезінде элементтерінде пайда болатын кернеулі-деформациялық күйінің математикалық модельдері жасалынып, солардың негізінде ол күйді тудыратын әсер-күштердің құрамы анықталды;

-       ірі таспалы конвейердің механикалық жүйесінің техникалық күйін анықтайтын әдістемелік ұсыныстар жасалды;

-       алынған теориялық негіздерді пайдалану нәтижесінде ірі таспалы конвейерлердің жұмыс істеу қабілеттін жоғарылату үшін олардың  кернеулі-деформациялық күйін анықтайтын әдістемелік кешен жасалды;

-       өндірістік факторлардың әсерін анықтай отырып оларды дер кезінде жою арқылы ірі таспалы конвейерлердің функционалдық жүйелерінің сенімділігі мен пайдалану тиімділігі қамтамасыз етіледі.

Ғылыми қағидалардың, тұжырымдар мен ұсыныстардың негізделінгендігі  мен сенімділігі эксперименттердің көлемімен және олардың метамтикалық өңделуімен, теориялық және аналитикалық зерттеулердің нәтижелерімен, теориялық және эксперименттік зерттеулердің қанағаттандыратын үйлесімділігімен, іс жүзінде нәтижелерді еңгізумен және олардың пайдалану сенімділігін жоғарлату, жасалынған ұсыныстардың кен-байыту кеніштерінде кең қолдануға ие болумен дәлелденді.

Жұмыстың теориялық  маңызы. Таспалы конвейерлерді пайдалану сенімділігін есептеу теориясының қазіргі күйін және тау-кен, кен-байыту өндірістері мен құрылыс индустриясындағы ірі таспалы конвейерлерді пайдалану тәжірибесін талдау негізінде ірі таспалы конвейерлердің құрылымдық параметрлері мен жұмыс істеу қабілетіне әсер ететін негізгі факторлар (температуралық, күштік, үйкелістік, деформациялық құрамдар) анықталған;

Ірі таспалы конвейерлердің механикалық жүйелеріндегі тербелістерінің  олардың мүлтіксіз жұмыс істеуіне әсері зерттелген;

Пайдаланудағы жұмыс істеу  қабілеттілігін жоғарылату бойынша  ұсыныстар жасауға мүмкіндік  беретін ірі конвейерлік қондырғылардың сенімділік элементтері зерттелген;

Конвейер таспасының өнбойлық және көлденең тербелістерін сипаттайтын  математикалық модельдер және кернеулі-деформациялық  күйі негізінде ірі таспалы конвейерлерге  жүк тиеген кезде пайда болатын  күштердің заңдылығы табылған және олардың конвейер элементтерінің техникалық күйін өзгертуге әкелуі бағаланған.

Осының нәтижесінде конвейердің  пайдалану сенімділігіне әсер ететін параметрлерін: мүлтіксіз жұмыс  істеу ықтималдығын, функцияның тығыздылығын, істен шығу қарқындылығы мен математикалық  күтуін анықтаудың теориялық негіздері  дайындалған. 

 

Жұмыстың негізгі  мазмұны 

 

Кен байыту өндірістерінде және құрылыс жүйесінде еңбек  өнімділігін арттырудың ең негізгі  бағыттарының бірі болып жүк тасымалдаудың  тиімділігін жоғарылату жолдары  яғни өнімділігі аз ескірген таспалы  конвейерлерді өнімділігі жоғары түрімен  алмастыру болып табылады.

Кейінгі жылдары конвейер жүйелерін есептеу әдістерін  жетілдіру салаларында едәуір прогреске  қол жеткізілді. Өндіріс жағдайларына байланысты конвейерлерді нақты  есептеу және таңдап алудың талдамалы  әдістері әзірленіп, кеңінен қолданылуда  жобалау сапасы мен деңгейін едәуір арттыруға, тиімділігі жоғары есептеу  техникасы мен математикалық  үлгілеу әдістерін қолдану мүмкіндік  туғызды. Айталық, А.А.Скочинский атындағы тау-кен істері институтында көп бункерлі конвейер жүйелерінің тармақтылығын есептеуге бейімделген «конвейерлі көлік» арнайы бағдарламасы енгізілді. Бұдан басқа КТМБҒЗИ (ВНИИТМАШ), Мәскеу және Оралдық тау-кен институттары, Украина және Қазақстандағы ғылыми-зерттеу және оқу орындарында үздіксіз тасымалдау машиналарын жетілдіру, жаңа түрлерін жасап, ұсыну сияқты еңбектер іске асырылды. Айта кетсек А.А.Скочинский атындағы және Мәскеу тау-кен институттарында А.О.Спиваковский, А.Н.Андреев, Л.Г.Шахмейстерлер және басқа ғалымдар конвейер көлігінің жаңа түрлерін ұсынса, Қазақ политехникалық институтында С.А.Жиенқұлов, М.Қ.Сарғожын, ал Қарағанды политехникалық институтында А.Н.Данияров, К.А.Омаров, С.Майлыбаевтар өз алдына ауыспалы шығыршық тіректі және арқанды- таспалы конвейерлерді іске қосуға ат салысты. ІТК көліктерінің пайдалануына келетін болсақ Г.И.Солод, И.Г.Штокман, Н.Я.Биличенко, В.Г.Дмитриев, В.А.Дьячков, К.Б.Досым сияқты ғалымдарды атап айтқан жөн.

Конвейер желілерін жобалағанда  және жетілдіруде фундаменталдық ғылымдардың  жетістектерін кеңінен қолданып, оның ішінде математикалық есептеу, механикалық жүктемелердің әсерін, сенімділік теориясын пайдаланып жүйенің  іс атқару қабілеттілігін жоғарылату жолдары қарастырылған. Осыған орай диссертацияның 1-бөлімінде қажетті  мәліметтер келтіріліп талқыланған.

 Таспалы конвейерлердің  жұмыс қабілеттілігін берілген  сенімділігі және төзімділігі  негізінде қамтамасыз ету, динамикалық  жүйенің шығатын сипаттамалары  болып саналатын күші бар жүктемелері  бойынша жүзеге асырылады. Аталған  мәселе бойынша жүргізілген зерттеулер  әр қилы және олардың негізділігі  кездейсоқ үрдістерді теориясы  қолдану арқылы қуатталады. Бұл  кезде шығатын жүктемеге тау  жыныстары кесектерінің конвейер  элементтерімен өзара әрекет  ету реакциясы ретінде соққылы  импульстардың кездейсоқ үздіксіз  жүйелелігі қабылданады. Конвейерлердің  жұмыс органында жүктің дұрыс  жайласуына тау жынысы құрамындағы  кесектердің біркелкі еместігі  себеп болып, олардың таспа  үстінде орналасулары тиеу процесіне  байланысты болып келеді де, кесектердің  таспада жатуы механикалық қасиеттеріне  сәйкес келеді. Тиеу жағдайы және  көлік жүйесінің жұмысына қарай  қарастырылатын параметрлері мынадай  көрсетілуі мүмкін