Таспалы конвейер

Мұндағы x(t) – сыртқы параметрлерді сипаттайды; g(t) – ішкі параметрлері; у(t) – шығу параметрлері.

Таспалы конвейер элементтерінде жүктеменің қалыптасуы әр саладағы өндірістік технологиялық үрдістердің талабына сай болуы керек. Егер конвейерге демеушіден түсетін ұсақталған жүктің кесегі 220 мм болып, жүктің түсу жылдамдығы біркелкі деп санасақ, онда тиелетін жүктің, қалыңдығы да біркелкі, бірақ түйіршекті құрамы жағынан жүктің орналасуы кездейсоқ болатынына көзіміз жетеді. Бұл ақпаратты біз таспалы конвейердің жұмыс органдарында жүктемелердің қалыптасуына байланысты зерттеулер жүргізгенде ескеруміз керек.

Конвейердің жұмыс органының  жүктемесі, жүктің конвейер таспасына  құлауына байланысты. Таспалы конвейер жұмыс істеп тұрған кезде оның құрылымына келесі жұмыстық жүктемелер әсер етеді:

-       тасымалдайтын жүктің массасын қабылдайтын жүктеме. Бұл жүктемені статикалық жүктеме ретінде қабылдаймыз;

-       конвейерді іске қосып және тоқтатқан кезде пайда болатын жүктеме. Мұны динамикалық жүктеме ретінде қабылдаймыз. Оның пайда болу түріне қарай соққының әсерінен және тербеліс әсері ретінде бөлуге болады;

-       конвейерді іске қосып, жұмыс істегенде және оны тежегенде пайда болатын жүктемені – динамикалық жүктеме деп қабылдаймыз.

Негізгі соққылық жүктеме  конвейерді тиеген кезде пайда болады да, ол жүктің құлау биіктігі мен  түйіршекті құрамына тәуелді болып  келеді. Мұндай жүктеме тұрақты түрде  әсер ететін динамикалық жүктеме  ретінде қарастырамыз.

Динамикалық құраушы жүктемелер конвейер жұмысы кезінде ұлғая туындайды: іске қосу және қондырғыны тежеу машиналардың элементтерінде кернеулердің бөлінуіне  байланысты. Бұл құбылыстарды елемеуге болмайды, керісінше, оларды азайтудың  жолдарын іздестіру қажет. Динамикалық  жүктемелер жүк тиелген конвейерді іске қосу және тоқтату кезінде бірнеше  есе өседі.

Конвейердің жүк тиелген  тармағындағы таспасының салбырауы  жүк тиелген таспа әр кезде  бірдей тұрған шығыршықтаяныштарға  соғылуымен, күшінің шамасы таспа  науасының формасы мен тірегіш  қаттылығына қарай лүпілді (пульсация) соққыларды құрайды. Осы соққының әсер етуі конвейер жұмыс құралының тербелісіне  алып келеді. Тіптен конвейердің конструкциясы  мен жұмыс қабілеттілігін зерттеу  кезінде әлі күнге дейін олар ат үсті қаралуда.

Диссертацияда кездейсоқ  шамалардың тәжрибелік зерттеулерде алатын орны зор болғандықтан, оларды екжей-текжейлі қарастырып есептің шешу жолдары  толық келтірілген. Сонымен қатар  ауыр жүктелген таспалы конвейерлердің пайдалану сенімділігін қамтамасыз ететін мәселелерде қарастырылып, тәжірибе барысында келесі деректерді жинақтау көзделген:

-       Р(t) – тоқтаусыз жұмыс ықтималдығы;

-       T – тоқтап қалғанға дейін орташа қосымша жұмыс істеуі;

-       ˠ

– тоқтап қалғанға дейін гамма-пайыздық қосымша жұмыс істеуі;

-       – тоқтап қалу қарқындылығы;

-       – қызметтің орташа мерзімі;

_-         τ _γ – қызметтің гамма-пайыздық мерзімі;

Конвейердің ағымдық пайдалану  деректері бойынша, негізінен келесі деңгей көрсеткіштерінде бағаланады:

-       P_б(t) – алмастырылмай жұмыс істеу ықтималдығы;

-       T₃ – алмастырылғанға дейін орташа қосымша жұмыс істеуі;

-       T_γ – алмастырылғанға дейін гамма-пайыздық қосымша жұмыс істеуі;

-       а₃(t) – алмастыру қарқыны.

Ірі кесекті тау жыныстар мен рудаларды тасымалдау кезінде  ірі таспалы конвейерлердің жұмыс  қабілеттілігі Балқаш кен-металлургия  комбинатының (БКМК) кен байыту фабрикасында, «Қаратау» өндірістік бірлестіктерінде, «Казфосфат» АҚ және құрылыс индустриясының бір қатар кәсіп-орындарында анықталады (1-суретті қара). Жұмысты жүргізу  әдістемесі бұрынғы кеңестік кеңістіктің  кен өндіруші барлық өнеркәсібі үшін біркелкі стандарт қабылданды. БКМК-ның  ұзындығы 150 метр және жобалық өнімділігі 1500 т/сағ. конвейер желісі екі параллель  желіден тұрады, М.М.Протодьяконовтың шкаласы бойынша қаттылығы 14...18 ірі  кесекті мыс рудасын тасымалдайды.«Қаратау»  өндірістік бірлестігіндегі конвейерлік  желі фосфорит рудасы келіп түсетін  тас електен кейін қойылған, ірілігі 350 мм жететін қаттылығы 6-8 бірлікті құрайтын руданы тасымалдайды. Сондай-ақ, осы конвейердің өнімділігі де 1500 т/сағ. «Ашполиметалдағы» желі үш қатар  қойылған желілерден тұрады.

Протодьяконов шкаласы бойынша  қаттылығы 20 бірлікке дейін жететін  полиметалды рудасы бар учаскенің  өнімділігі 5000 т/сағ құрайды. Құрылыс  индустриясының ашық кенішіндегі таспасының ені 400...600 мм конвейерлердің өнімділігі 500 т/сағ аспайды.

 

 

 

Конвейерлік желінің жұмысын  талдау кезінде жабдықтың бос  тұрып қалу уақыты мен себептері  белгіленген 1-кесте конвейерлік  желінің жұмысы мен бос тұрып  қалудың статистикалық жинақты  талдамасын қамтиды. Осы деректерден  конвейерлік желілер тұрып қалуының неғұрлым жиі себептері мыналар  болып табылады: Механикалық бөліктерінің (тартымдық және жетекті станцияларының, роликтік тіреуіштерінің; майлау жүйелерінің  ақаулығы) Электр жабдығының ақаулығы; (кабель оқшаулағышының бүлінуі, шеткі  өшіргіштер мен бақылау аппаратурасының  және ток қорғағышының жарамсыз болып  қалуы), тесіктердің бітеліп қалуы; тиеу пункттеріндегі уатқыш және тас  електі жабдықтың жарамсыздығы.

Ашық аспан астында  қойылған конвейерлер үшін, айналмай бір орнында тұрып қалуы және конвейердің астыңғы кеңістігінің ұнтақтармен толуы, тоқтап қалудың  көрсетілген түрлері конвейердің  жұмысы кезінде кездесетін бос тұрып  қалу себептері болып табылады және конвейер кейінге қалдырылып, сақталатындығы және сақталмайтындығына қарамайды.

Тоқтап қалудың жойылуын ұзақтығы (2-суреттегі құрастырылған  гистограмманы қараңыз) 15 минутты  құрайды. БКМК-да конвейерлік желіні қалпына келтірудің орташа уақыты 13 минут.

Бақылау аппаратурасының  тоқтап, бос тұрып қалуының ұзақтығы 1...15 мин шектерінде болады, ал оның конвейер желілерінің тоқтап қалуының жалпы санындағы үлесі кейбір жағдайда 50%-ға жетеді. БКМК-ның үш конвейер мен екі қайта тиейтін торабынан тұратын резервтегі емес конвейер желісінің жұмысқа жарамды жай – күйі уақыты жуық мөлшермен 4 сағатты құрайды.

Осы уақыт ішінде желінің, басқа да жабдықтардың істен шығып  қалуын ескергенде (байыту фабрикасының ұсатқыштары және де басқа жабдықтары), бұзылуға дейінгі істеу мерзімі 62 мин тең болды. «Ашполиметалдағы»  резервтегі конвейер желісінің жұмысқа  жарамды күйі 10,4 сағ. тең. 

 

 

 

БКМК конвейерлық желісі жарамды жай – күйі уақытының  кездейсоқ шамаларын, сонымен қатар  «Ашполиметалдағы»  конвейерлік  желісінің тоқтап қалудағы қосымша  жұмысымен қалпына келтіру уақытын  бөлудің заңды сипаты бар. Жарамды  жай-күйі уақыты мен тоқтап қалудағы қосымша жұмыс шамалары, Вейбулл  таралымына, ал қалпына келтіру уақыты экспотенциалдық таралымға бағынады. Ықтималдық тығыздықтары келесідегідей  формулаларға сәйкес құрылады:

                       ( 2 ) 

 

мұндағы t_u , t_p , t₆  – конвейер желісінің тоқтап қалуындағы қосымша жұмысы құрастыру, бұзылу мен қалпына келтірудің сәйкесті уақыттары.

Таспаның тыныштық күйінде  көлденең қимасының ауданы F өнбойы бойынша өзгермей қалады деп есептейміз (3-суретті қара). Сонымен қатар  тербеліс кезіндегі F өзгеруі болады, оны да ескермейміз.

Тыныштық күйдегі ұзындығы da таспаның шексіз кіші бөлігінің массасы  ρ₀ dа F тең. t уақыт кезеңіндегі осы бөліктің массасы ρ dх F. Массаның сақталу заңдылығына сәйкес                                       

                        ρ₀ dа F = ρ dх F.                                            ( 3 )                                                     

Теңдеуі таспа  пішінін  өзгеруінің үзілместігі деп аталады.

Енді таспа бөлігінің  динамикалық тепе-теңдік жағдайын қарастырайық.

Жоғарыда келтірілген  суреттен қарастырылып отырған таспа  бөлігі серпімді күш әсерінде болғандықтан

    

                  F(σ+dσ) – Fσ = Fdσ.                                     ( 4 )

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

               

3-сурет – Таспаның  шексіз кіші элементі 

 

Бұл жерде σ – нақтылы  кернеу.

Дербес жағдайда, Гук заңы айқын болғанда, таспаның өнбойлық тербеліс теңдеуі келесі түрде жазылады

                                    с²₀ =                                                                 ( 5 )

Бұл жерде                       ,                       

мұндағы и = х – а – қиманың ығысуы.                                  

Теңдеудің келесі жалпы интегралы  бар 

 

                                        

.                           ( 6 ) 

 

Алғашқы қимасының координаты а =0 болған кездегі жартылай шексіз таспаға осы интегралды қолданайық. (10) теңдеуінен t=0 мезгілде таспа қимасы  а =0 болған жағдайда, оның ығысуы

                                              .                                                    ( 7 )

Және осы теңдеуден  ығысудың таралуын таспа бойымен  келесі жылдамдықпен таралады.

                                               

.                                             ( 8 )

Бұл жерде с₀ қандай да болмасын қиманың ығысу жылдамдығы болып табылмайды, бұл шама таспа бойлығымен таралатын қозу толқынының таралуын ғана көрсетеді. Кейбір қималар өзінің тепе-теңдік күйінің аймағында өздерінің тек қана аздаған тербелісінде болу мүмкін, ал сол кездегі толқын қозуы таспа бойымен кез келген қашықтыққа таралады.

(8) теңдеуінде анықталған  с₀- дыбыс жылдамдығы деп атайды, өйткені, кез келген денедегі кішігірім қозу, дыбыс жылдамдығымен таралады.

(6) теңдеуін уақыт және  координат бойынша дифференциалдайық  

 

                                                                    ( 9 )

                            

(9) теңдеуінен келесіні  қарастыруға болады: ығысу жылдамдығы  υ, салыстырмалы деформация ε  және кернеу σ таспа бойымен  толқын түрінде таралады да, ал  таралу жылдамдығы с₀ тең болады. осы теңдеуден келесі тұжырымды жасауға боалды: ығысу жылдамығы, салыстырмалы деформация және кернеу бір уақытта нөлге тең болып кетеді. Нөлге тең нүктеде ығысу экстремалдық мәнін қабылдайды. Осы көрсеткіштің лездік таралымы 4-суретте келтірілген.  

 

           ε 

 

t 

 

 

 

t 

 

 

  

 

t 

 

4-сурет – Жылдамдық,  деформация және кернеу солдан  оңға қарай толқын түрінде  таралуы 

 

Сырықтардағы серпімділікті-иілімдік толқындарының теориясын серпімді-тұтқырлы-иілімді орта байланысты қарастырсақ, онда толқындардың денедегі таралу теңдеулері өзгеріп, басқа түрді қабылдайды. Айталық, таспалы конвейердің таспадағы толқындардың таралуын қарастырғанда тұтқырлы күштердің әсерін ескерген жөн деп есептейміз. Таспа деформацияға дұшар болғанда, ондағы толқын тарылымы келесі теңдеулермен айқындалуы тиіс:

                     , егер ,

                     , егер ,          ( 10 )

егер  , , ; k – физикалық константа.

Cүйтіп В.В.Соколовский есебін келесі теңдеулерге келтіреміз: 

 

                               ( 11 ) 

 

Бұл жерде  болғанда , егер ; және болғанда таспаның көлденең қимасын көрсетеді.

Серпімділі-тұтқырлы-иілімділік пішін өзгеруінің заңдарының негізгі  теңдеулері қарастырылып отырған есептерде  әртүрлі пішінді қабылдайды. Әйтседе  барлық жағдайларда біздер сызықты  емес проблемаларға тап болып, математикалық  шешулерінің толықтығы әжептеуір  қиындыққа соғады. Сондықтан көп  жағдайларда проблеманың талдауымен ғана шектелуге тура келеді де, кейбір дербес жағдайларда ғана кернеу мен  деформация арасындағы байланысты дәл  шешуге болатынын көрсетеміз.

Алғашқы параграфтарында  келтірілген дифференциалдық теңдеулерді  бір теңдеулерге келтіріп, ондағы шаманы келесі түрде жазайық

                                                   

                ( 12 )

Мұнда с – қозуды бір түйіршектен екінші түйіршекке беретін жылдамдық пен анықталады. Жүйелер сипаттарының пішінін жаза келе және оларды өрнектеу арқылы, келесі теңдікті аламыз:

                                                                          

                                             .                                       ( 13 )

Келесідей болжам жүргіземіз: таспа қимасының шетінде х=0 кенеттен жылдамдық v<0 болады да, кейіннен тұрақты  болып қала берді. Айдан айқын, t=0 барлық x>0, онда

  

cондықтан:                                     .                               ( 14 )

Бұдан да жылдамдық екенін байқаймыз. Бұл жылдамдықпен таспа шетінде пайда болатын пішін өзгеруі қалыптасады.