Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ и синтез систем конвейерного транспорта угольных шахт 8
1.1. Современные тенденции развития конвейерных систем 8
1.2. Анализ структурных схем и транспортного оборудования конвейерных систем 13
1.2.1. Анализ структурных схем конвейерных систем угольных шахт ...13
1.2.2. Анализ структуры транспортного оборудования конвейерных систем 17
1.3. Цель, задачи и методы исследования 26
2. Исследование надежности структурных единиц конвейерных систем 29
2.1. Формирование массивов статистических данных и методика их обработки 29
2.2. Оценка уровня эксплуатационной надежности конвейеров 33
2.3. Определение показателей надежности конвейеров методом моделирования 42
2.4. Выводы , 51
3. Математические модели надежности конвейерных систем 54
3.1. Постановка задачи по разработке математических моделей надежности конвейерной системы угольной шахты 54
3.2. Анализ системных методов обеспечения безотказности ленточных конвейеров 58
3.3. Построение математических моделей надежности конвейерных систем на основе теории марковских процессов 65
3.3.1. Использование элементов теории массового обслуживания при решении задач надежности транспортных систем 65
3.3.2. Анализ положений теории марковских процессов, применимых к исследованию надежности конвейерных систем 74
3.3.3. Дифференциально-разностные уравнения решения задачи 82
3.3.4. Модель обслуживания конвейерной системы с неограниченным потоком требований 88
3.3.5. Модель обслуживания конвейерной системы с ожиданием ремонта 92
3.3.6. Модель обслуживания конвейерной системы с ожиданием для неограниченного потока требований 98
3.4. Выводы 101
4. Методы повышения надежности структурных единиц конвейерных систем путем использования новых конструктивных решений 103
4.1. Взаимосвязи качества и надежности структурных единиц в технических системах 103
4.2. Повышение ресурса опорных элементов для ленты конвейера путем замены роликоопор на опоры скольжения 110
4.2.1. Обоснование целесообразности использования опор скольжения 110
4.2.2. Конструктивные решения опор скольжения и свойства антифрикционных материалов 117
4.2.3. Оценка надежности опор скольжения 131
4.3. Модель физических процессов при взаимодействии ленты с опорой скольжения и изучение закономерностей распределения теплоты при фрикционном контакте 137
4.4. Анализ результатов производственных испытаний опор скольжения 160
4.5. Исследование новых технических решений по повышению безопасности эксплуатации ленточных конвейеров 171
4.5.1. Ловители конвейерных лент 171
4.5.2. Температурный контроль пробуксовки ленты на приводных барабанах 179
4.6. Выводы 185
5. исследование надежности многоприводных ленточных конвейеров в условиях угольных шахт систем 187
5.1. Обоснование критериев технико-экономической оценки применения многоприводных конвейеров 187
5.1.1. Эксплуатационные качества многоприводкых конвейеров 187
5.1.2. Критерии и ограничения для технико-экономической оценки применения многоприводных конвейеров 196
5.2. Особенности проектирования и расчета многоприводных ленточных конвейеров для угольных шахт 202
5.3. Экономическая эффективность применения многоприводных ленточных конвейеров 213
5.4. Экономико-математическая модель расчета многоприводных ленточных конвейеров для условий угольных шахт 220
5.5. Исследование динамики переходных процессов при пуске и торможении многоприводного конвейера 226
5.5.1. Общие положения 226
5.5.2. Особенности динамики пуска и торможения шахтных многоприводных конвейеров 228
5.5.3. Обоснование математической модели многоприводного конвейера для неустановившихся режимов его работы 230
5.6. Требования к проектированию конвейерных систем и их структурных единиц 241
5.7. Выводы 245
Общие выводы и рекомендации 247
Литература
- Анализ структурных схем конвейерных систем угольных шахт
- Оценка уровня эксплуатационной надежности конвейеров
- Построение математических моделей надежности конвейерных систем на основе теории марковских процессов
- Повышение ресурса опорных элементов для ленты конвейера путем замены роликоопор на опоры скольжения
Введение к работе
Актуальность работы. Проблема повышения надежности технологического и, в частности, транспортного оборудования в горнодобывающей промышленности страны была и остается важнейшей. Усложнение горно-геологических и горно-технических условий на шахтах и рудниках, увеличение концентрации горных работ, и вследствие этого, увеличение грузопотоков предъявляют повышенные требования к надежности транспортных систем. Растет мощность и конструктивная сложность горнотранспортного оборудования. На шахтах ОАО «Воркутауголь» уже используются ленточные конвейеры нового типа с промежуточными приводами. Так как в нашей стране такие конвейеры еще только начинают использовать, естественно, что и исследованием их надежности пока детально не занимались. Эта задача на сегодня является одной из самых актуальных. Наблюдается стремление к объединению в ряде случаев транспортных систем смежных шахт.
Основной тенденцией в развитии транспортных систем на угольных шахтах является переход на их полную конвейеризацию. При этом создается непрерывный грузопоток, прерывание которого из-за отказа магистрального конвейера приводит к остановке шахты на период ликвидации этого отказа, что сопровождается большими экономическимипотерями.
На шахтах практически завершена конвейеризация участковых транспортных потоков. Примерно 50-60 % магистральных выработок шахт оснащены высокопроизводительными ленточными конвейерами. Наблюдается устойчивая тенденция к замене цикличного транспортирования угля по вертикальным стволам ленточными конвейерами по наклонным стволам. Имеются примеры использования ленточных конвейеров специальной конструкции для транспортирования угля по вертикальным стволам шахт. В наиболее развитых угольных бассейнах страны увеличивается количество шахт с полной конвейеризацией транспорта угля от очистных забоев до поверхности.
I I4JC. национальная"/
І 6НБЛИ0ТЕКА {
С увеличением времени эксплуатации конвейерной линии ее надежность снижается в сравнении с проектной вследствие амортизации узлов и деталей конвейеров и перегрузочных пунктов, что не учитывается при проектировании. По мере расходования ресурса растет число отказов, возрастают расходы на восстановление работоспособности, увеличиваются простои конвейерных линий и связанные с этим потери добычи угля. Так, за период 1997-2001 гг. простои конвейерных линий на шахтах ОАО «Воркутауголь» увеличились в 6,65 раза (с 340 до 2260 ч), а потеря добычи угля по этой причине - почти в десять раз (с 35,9 до 343 тыс. т).
Поэтому исследование и разработка методов и технических средств обеспечения высокого уровня надежности конвейерных систем представляет собой весьма актуальную проблему.
Цель работы. Установление причинных связей отказов структурных элементов конвейерных систем с условиями их эксплуатации для оценки показателей надежности и установления закономерностей их изменения, что позволит существенно повысить эффективность эксплуатации конвейерных систем угольных шахт.
Идея работы заключается в том, что повышение надежности функционирования конвейерных систем в условиях угольных шахт достигается на основе реализации динамических математических моделей систем, учитывающих закономерности взаимодействия их структурных элементов и позволяющих прогнозировать уровень надежности последних на стадии проектирования и в процессе эксплуатации.
Задачи исследований:
Статистический анализ показателей надежности конвейерных систем угольных шахт и выявление наиболее слабых звеньев; установление законов распределения показателей надежности основных узлов ленточных конвейеров и конвейерных систем.
Разработка математических моделей надежности конвейерных систем и отдельно взятого конвейера.
Разработка алгоритмов и на их основе пакета прикладных программ, методов моделирования уровня надежности конвейерных систем для различных структур и условий их эксплуатации.
Обоснование целесообразности и эффективности применения на угольных шахтах новых технических решений при формировании систем конвейерного транспорта.
Разработка технических и технологических требований к надежности шахтных конвейеров, как структурных элементов системы конвейерного транспорта.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа изучаемых объектов и процессов с использованием основных положений теории вероятностей и математической статистики, теории надежности, теории массового обслуживания, а также методы математического моделирования.
Научные положения, выносимые на зашиту:
Оценочные показатели надежности структурных элементов конвейерных систем подчиняются как правило экспоненциальному закону распределения, при этом случайные процессы перехода системы из одного функционального состояния в другое обладают свойствами эргодичности, что позволяет применить математические модели надежности конвейерных систем на основе непрерывных марковских процессов.
Математические модели переходных состояний конвейерных систем и их структурных элементов могут быть описаны системами дифференциально-разностных уравнений для прогнозирования показателей надежности конвейерных систем в различных условиях эксплуатации.
Оптимизация выбора антифрикционных материалов в паре трения лента конвейера-опора скольжения по критерию максимума износостойкости может быть обеспечена на основе математической модели процесса взаимодействия этих элементов с учетом условий их контакта и постоянной скорости движения ленты.
Математическая модель ленточного конвейера с промежуточными приводами, учитывающая особенности горно-технических условий угольной шахты, динамические режимы при пуске и торможении конвейера, а также пороговый уровень коэффициента готовности конвейера, позволяет выбрать оптимальное количество промежуточных приводов, их рациональное размещение и оценить
оценить эффективность использования последних в транспортной системе угольных шахт.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается анализом большого массива статистических данных, удовлетворительной сходимостью результатов математического моделирования с опытными данными и результатами экспериментальных исследований в производственных условиях; а также внедрением ряда практических рекомендаций на шахтах ОАО «Воркутауголь».
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
установлены законы распределения показателей надежности структурных элементов конвейерных транспортных систем для условий угольных шахт;
разработаны математические модели переходных состояний структурных элементов конвейерных систем, отличающиеся от известных тем, что в них рассматривается транспортная система всего горизонта угольных шахт с обоснованием применимости при разработке модели на основе теории непрерывных марковских процессов;
теоретически обоснованы оптимальные условия применения опор скольжения с установлением закономерностей процессов взаимодействия конвейерной ленты и опор скольжения;
получены закономерности протекания переходных процес
сов при пуске и торможении многоприводных ленточных конвейе
ров.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
в разработке методики и пакета прикладных программ расчета показателей надежности конвейерных систем и отдельного конвейера на основе предложенных математических моделей;
в разработке научно обоснованных рекомендаций по совершенствованию конструкций ленточных конвейеров, связанных с применением опор скольжения вместо роликовых в узлах загрузки и на холостой ветви конвейера, устройств для повышения безопасно-
сти эксплуатации конвейеров (контроль температуры, ловители конвейерных лент и др.);
в предложении математической модели расчета многоприводных конвейеров, позволяющей оценить их эффективность в различных условиях эксплуатации и разработать методику расчета показателей их надежности;
в разработке технических и технологических требований к надежности шахтных ленточных конвейеров.
Реализация работы
результаты диссертационной работы внедрены в ННЦГП ИГД им А. А. Скочинского при разработке типоразмерного ряда шахтных ленточных конвейеров для наклонных стволов и протяженных выработок;
результаты ииследований использованы институтом «Пе-чорНИИпроект» при проектировании многоприводных ленточных конвейеров при модернизации конвейерных линий шахт ОАО «Воркутауголь», а также для рекомендаций по повышению пожарной безопасности проектируемых конвейеров и конвейерных линий;
результаты диссертационный работы приняты к использованию в ОАО «Александровский машиностроительный завод» при проектировании многоприводных ленточных конвейеров для угольных шахт по рациональному размещению промежуточных приводов; предложенное в диссертации конструктивное решение опоры скольжения взамен роликоопор в узлах загрузки и на холостой ветви принято для использования в проектах конвейерных установок, выпускаемых заводом;
в ОАО «Воркутауголь» принята для использования разработанная техническая документация опор скольжения для грузоне-сущей ленты в узлах загрузки и холостой ветви конвейеров 1Л120 и 1Л100; использованы как рекомендации по повышению надежности соединений конвейерных лент, так и методика сбора и анализа статистических данных об отказах ленточных конвейеров, позволяющие выявить удельный вес отказов важнейших структурных элементов их последствий и определить пути повышения надежности последних.
Личный вклад соискателя состоит:
в установлении теоретических законов распределения показателей надежности структурных единиц конвейерной системы, в масштабах целого угольного бассейна, выявлении наименее надежных узлов, что позволило обосновать разработку математической модели надежности конвейерных систем на базе непрерывных марковских процессов, позволяющей прогнозировать уровень надежности системы при проектировании и эксплуатации; в разработке физико-математической модели взаимодействия сопряженных элементов в системе «конвейерная лента-опора скольжения», позволяющей определять её оптимальные параметры; участии в проведении экспериментальных исследований; в разработке методики расчета многоприводных ленточных конвейеров с учетом особенностей угольных шахт и уровня надежности.
Апробация работы
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на межкафедральных научных семинарах в СПГГИ(ТУ) (Санкт-Петербург, 2000 - 2004 гг); международном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2004 г.); научно-техническом совете института «ПечорНИИпроект» (Воркута, 2003 г.); на семинаре в ННЦГП «ИГД им. А. А. Скочинского (2002 г.); на техническом совете ОАО «Воркутауголь» (Воркута, 2002 - 2003 гг.); 2-ой Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития горнодобывающих отраслей промышленности» (Рудный, Республика Казахстан, 2004 г.); 4-ой Международной научно-практической конференции «Конвейерный транспорт: ленты, ролики, эксплуатация» (Боровичи, Новогородская обл., 2004 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе изобретение и монография.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 152 наименований, 8 приложений, содержит 263 страниц машинописного текста, который сопровождается необходимыми таблицами и рисунками.
В приложение включены документы, подтверждающие практическое использование и внедрение результатов работы.
Анализ структурных схем конвейерных систем угольных шахт
Структурное построение транспортных систем угольных шахт определяется принятой на них системой разработки, схемами подготовки и вскрытия, углами падения пластов. В силу ограничений в применении ленточных конвейеров по предельному значению угла их наклона (18) конвейерный транспорт получил наиболее широкое применение на шахтах, разрабатывающих пологие и наклонные пласты. Удельный вес добычи угля на таких шахтах составляет до 90% в общем балансе подземной добычи, и именно на них осуществлена частичная или полная конвейеризация транспорта угля. Схемы транспорта в условиях указанных шахт весьма сходны и зависят от таких горногеологических факторов, как способ подготовки шахтного поля и применяемой системы разработки. Наиболее широко применяют этажный и панельный способы подготовки с использованием системы разработки длинными столбами по простиранию и особенно длинными столбами по восстанию и падению. Такие способы подготовки шахтного поля и системы разработки характерны для шахт Печорского угольного бассейна (ОАО «Воркутауголь»), где отработка длинных столбов ведется обратным ходом. Выше, на рис.1.3., показана схема конвейерного транспорта шахты «Воркутинская», а на рис. 1.2 представлена транспортная схема полностью конвейеризированной шахты «Воргашорская». Структурно эта схема (типичная для шахт Печорского бассейна) выглядит следующим образом. Добыча угля ведется в четырех лавах длинными столбами по простиранию с отработкой их обратным ходом. В качестве транспортного звена в лаве используется скребковый конвейер, входящий в состав добычного комплекса. Уголь из лавы перегружается на подлавный скребковый конвейер, а с него через скребковый перегружатель -на телескопический ленточный конвейер или каскад из нескольких последовательно установленных в панельном штреке и участковых выработках конвейеров. С участковых конвейерных линий уголь передается на систему из нескольких магистральных ленточных конвейеров, доставляющих его в бункер скипового подъема. Анализируя структурное построение рассматриваемой схемы конвейерного транспорта шахты «Воргашорская» и давая ему оценку, можно отметить следующее:
1. Для транспорта угля по панельным выработкам добычных участков используются телескопические конвейеры (2ЛТ-100, 2ЛТК-1000А), обеспечивающие механизированное сокращение длины конвейерной линии по мере отработки лавы и ее подвигания, что следует считать прогрессивным техническим решением.
2. Входящий в состав телескопических конвейеров передвижной скребковый перегружатель предназначен для непосредственного приема угля из лавы с последующей передачей его на телескопический конвейер. При этом скребковый перегружатель обеспечивает непрерывное поджигание лавы на длину перекрытия им (примерно 30-40 м) хвостовой части конвейера, имеющего телескопичность в пределах 100 м. Создание телескопических конвейеров преследовало цель уменьшить трудоемкость операций по сокращению конвейерной линии, которой характеризуется узел перегрузки с забойного конвейера на штрековый с использованием передвижного подлавного скребкового конвейера.
Однако на всех шахтах ОАО «Воркутауголь» перегрузка угля из лавы на ленточный конвейер осуществляется с использованием подлавного скребкового конвейера длиной не менее длины телескопической части ленточного конвейера, подающего уголь на скребковый перегружатель (ПТК-2) телескопического ленточного конвейера. Перемещение подлавного скребкового конвейера осуществляют после одноразового сокращения длины конвейера на всю длину его телескопической части посредством лебедочного устройства. При использовании только скребкового перегружателя (без подлавного конвейера) необходимо выполнить многоразовое сокращение длины телескопической части конвейера и каждый раз переналаживать работу ленточного конвейера в связи с необходимостью ослабления натяжения ленты с его последующим восстановлением. Практика эксплуатации принятого на угольных шахтах узла перегрузки с использованием подлавного скребкового конвейера показала его большую эффективность по сравнению с использованием для этой цели только перегружателя. Одновременно это ставит вопрос перед производителями телескопических конвейеров о необходимости совершенствования конструкции телескопного механизма конвейера.
3. В рассматриваемой схеме конвейерного транспорта в панельную конвейерную линию из ленточных конвейеров встроены короткие (30-45м) скребковые конвейеры, уступающие, как известно, по своим эксплуатационным качествам ленточным. Их применение объясняется стремлением эксплуатационников обеспечить бесперегрузочное транспортирование на всю длину столба (до 2000 м) уже в начале его отработки. Однако телескопические ленточные конвейеры, выпускаемые Александровским машзаводом, имеют предельную длину, не превышающую 1500 м. Недостающая длина ленточных конвейеров вынужденно компенсируется скребковыми.
Увеличение длины конвейеров в одном ставе - актуальное направление совершенствования шахтных конвейерных систем. Практическая реализация этого направления, которое используется уже на шахтах Воркутинского и других угольных бассейнов страны, - применение многоприводных ленточных конвейеров с промежуточными приводами.
Оценка уровня эксплуатационной надежности конвейеров
Исследовалась надежность следующих узлов ленточных конвейеров: конвейерная лента, роликоопоры, натяжная станция, привод, приемные бункера, перегрузочные пункты, датчик скорости ленты. Надежность ленты
К тягово-грузонесущему органу конвейера (ленте) предъявляются весьма жесткие требования, так как условия её эксплуатации весьма разнообразны и сложны.
Исследованиями установлено, что наиболее распространенными отказами конвейерной ленты являются: задиры ленты, обрыв ленты, повреждение ленты большими кусками, сход ленты, а также необходимость очистки ленты.
Отметим, что наиболее распространенным отказом при эксплуатации ленточных конвейеров в условиях ОАО «Воркутауголь» является появление задиров ленты, при этом время восстановления работоспособности при данном виде отказов колеблется в достаточно больших пределах (от 5-10 минут до 2-2,5 часов), в зависимости от сложности отказа. Время вулканизации ленты также колеблется в больших пределах (от 8 часов до 2 суток).
Время простоев из-за неисправности конвейерной ленты составляет порядка 40% общего времени простоев. Среднее время простоев конвейеров из-за отказов конвейерной ленты представлено на рис. 1.4.
Наиболее трудоемкой операцией при восстановлении ленты является ее вулканизация, что вполне объяснимо, учитывая сложность ремонтно-профилактических работ, направленных на поддержание конвейеров в работоспособном состоянии.
Результатом проведенной работы стало установление основных показателей надежности конвейерных лент (табл. 2Л.) и построение гистограмм времени безотказной работы лент (рис. 2.2.), а также построение интегральных функций вероятности отказа и вероятности безотказной работы конвейерной ленты в условиях ОАО «Воркутауголь» (рис. 2.3.).
Установленный в результате проведенных исследований экспоненциальный (показательный) закон распределения времени безотказной работы конвейерной ленты, позволил проанализировать ряд причин возникновения отказов.
В табл. 2,1. представлены основные показатели надежности конвейерной ленты в условиях ОАО «Воркутауголь».
Данные табл. 2.1. показывают, что надежность конвейерных лент в условиях ОАО «Воркутауголь» в целом относительно невелика. Следует учитывать, что проведенный анализ надежности конвейерных лент предложен для транспортного комплекса, состоящего из последовательно соединенных ленточных конвейеров (конвейерной линии), что в целом по шахте снижает показатели надежности транспортной линии, поэтому при накоплении статистического материала целесообразно провести анализ показателей надежности по каждому ленточному конвейеру отдельно.
Отметим, что показательный закон распределения, которому подчиняется наработка ленты на отказ, характерен для внезапных видов отказов, образующихся в результате резких перепадов нагрузок, скачкообразного изменения скоростей движения ленты и т.д. Показательный закон распределения случайных величин характерен также для объектов, при эксплуатации которых допускались ошибки. Характерной чертой показательного закона распределения является постоянство величины интенсивности отказов, что следует учитывать при разработке системы ППР (планово-передупредительных ремонтов). Проведенными исследованиями установлено, что наиболее полно показательным законом описывается время безотказной работы натяжной станции, время восстановлении работоспособности конвейерной ленты после отказов, а также время между пробуксовками ленты на приводных барабанах.
Построение математических моделей надежности конвейерных систем на основе теории марковских процессов
В теории надежности, в частности, процессы возникновения отказов, проведения ремонта элементов производственных систем описываются методами теории массового обслуживания [32, 33, 34,45].
В этом случае работа любой системы массового обслуживания представляется в виде системы, на вход которой поступает в общем случае случайный поток требований с заданной интенсивностью Ці). В зависимости от показателя обслуживания (восстановления) системы ц( ) и характера потока требований система с некоторыми вероятностями Pa(t)t P\(t), ..., Pn(t) может находиться в различных п {п — 0, 1, 2, ...) возможных состояниях в любой момент времени t, т.е. число состояний системы конечно (счетно). Сами вероятности P,{t) количественно характеризуют качество или эффективность «обслуживания» технических систем, в том числе и конвейерных линий угольных шахт. Следовательно, процесс функционирования системы массового обслуживания представляет собой случайный процесс дискретного типа.
Совокупность всех вероятностей P,{f) (z = 0,1,..., к) характеризует распределение дискретной случайной величины X{t\ принимающей значения х$, х\, ..., хп в заданный момент времени t, поэтому справедливо равенство вида ад=і. (3.1) 1-і
Если известно, что в начальный момент времени t=t0 система находилась в состоянии і (P,{t) = 1, (Pjlti (t) = 0, j = ОД,..., і -1, і,..., л), то за любой промежуток времени (г0, 0+ ) априори ожидается новое распределение вероятностей Pt(t = tt), а в момент времени t = t2 - распределение вероятностей Pi(t = t2), и так далее с вероятностями перехода в эти состояния, равными Рігі(іа,і0+ ), к = 0,1,-,і,-,п.
Определение искомых вероятностей значительно упрощается, если поток требований и процесс ремонта обслуживания (например, ремонта приводов конвейера) являются простейшими потоками [23].
Поток (однородных по характеру) случайных событий называется простейшим, при котором время отказов одновременно удовлетворяет следующим признакам: стационарности, отсутствия последействия и ординарности.
Стационарность случайного процесса - времени возникновения отказов - означает, что вероятность появления определенного числа к отказов за фиксированный промежуток времени зависит только от числа к и от длительности t данного промежутка и не зависит от начала его отсчета, т.е. плотность потока появления событий постоянна во времени.
Свойство ординарности случайного процессасостоит в том, что появление двух или более событий за малый промежуток времени практически невозможно. Другими словами, вероятность появления более одного отказа за малый промежуток времени пренебрежимо мала по сравнению с вероятностью появления только одного события.
Таким образом, условие ординарности потока событий (отказов) может быть записано в виде lim M = 0) (3.2) Д/-+0 tit где P x(At) - вероятность появления более одного отказа за промежуток времени At.
Свойство «отсутствия последействия» состоит в том, что вероятность появления к событий в любом промежутке времени не зависит от того, появились или не появились события в моменты времени, предшествующие началу рассматриваемого промежутка, т.е. предыстория потока не влияет на вероятность появления событий в ближайшем будущем.
Отметим, что поток отказов сложных производственных систем можно считать простейшим лишь с определенными допущениями, т.к. признаки простейшего потока в этом случае нарушаются в силу целого ряда причин.
Однако, если элементы сложной производственной системы (конвейера)работают одновременно, их отказы имеют мгновенный характер, отказ любого одного элемента ведет к отказу всей системы, старение элементов отсутствует и процесс эксплуатации стабилизирован (период приработки закончен), то поток отказов элементов(приводов конвейера) и всей системы можно считать простейшим [56]. Так как вероятности появления точно заданного числа отказов (событий) простейшего случайного потока определяется распределением Пуассона, то такой поток называется стационарным пуассоновским потоком с математическим ожиданием числа отказов, равным а=1л, (3.3) где X - параметр потока (интенсивность появления отказов - среднее число отказов в единицу времени).
Повышение ресурса опорных элементов для ленты конвейера путем замены роликоопор на опоры скольжения
В настоящее время в России и зарубежных странах предложено достаточно большое количество конструктивных решений опор скольжения, главным образом для загрузочных устройств ленточных конвейеров. Это + объясняется тем, что опорные элементы для ленты в узлах загрузки работают в наиболее тяжелом эксплуатационном режиме, подвергаясь динамическим нагрузкам от загружаемого на конвейер материала. Кроме того, от эксплуатационных качеств опорных элементов существенно зависит износ и повреждения конвейерной ленты. Наиболее широко используемые в настоящее время в узлах загрузки опорные элементы в виде роликоопор, имеют, как уже говорилось выше, малый срок службы, требуют трудоемкого технического обслуживания, При этом линейный износ рабочей обкладки & конвейерной ленты в узлах загрузки на конвейерах длиной 200-300 м составляет 60-65% ее общего износа, уменьшаясь с увеличением длины конвейера. Однако даже при длине конвейера 800 м износ рабочей обкладки конвейерной ленты в месте загрузки составляет 15-20% ее общего износа [98]. Как известно, ресурс конвейерной ленты в значительной степени зависит от интенсивности износа рабочей обкладки ленты. С учетом того, что в местах загрузки кроме фрикционного износа обкладки лента подвергается ударным нагрузкам, сквозным пробоям кусками груза и посторонними предметами, поступающими на ленту в потоке груза, проблема повышения ресурса ленты путем снижения ее износа в загрузочных устройствах конвейеров приобретает особое значение. В этих условиях опоры скольжения являются тем альтернативным решением роликоопорам, которое позволяет устранить большинство недостатков присущих опорным элементам для ленты в узлах загрузки. Как уже отмечалось выше опоры скольжения уменьшают удельное давление на ленту за счет увеличения для нее опорной площади, практически исключают сквозной пробой ленты острогранными кусками груза и посторонними предметами, повышают надежность опорных элементов для ленты и до минимума снижают необходимость в их техническом обслуживании. Недостатки опор скольжения, такие как повышенное сопротивление движению по ним ленты и связанная с этим повышенная энергоемкость транспортирования, опасность чрезмерного нагрева ленты и антифрикционного материала опор скольжения практически не сказывается на эксплуатационных качествах конвейеров, вследствие небольшой длины ((2 2,5) м, фронта загрузки.
Все конструкции опор скольжения для загрузочных устройств можно разделить на две группы: опоры скольжения с жестким опорным основанием (рис. 4.4) и с податливым опорным основанием (рис. 4.5). Опоры скольжения, укладываемые на жесткое опорное основание, снабжаются для снижения ударных нагрузок на их опорные элементы амортизирующими устройствами в виде однослойной или двухслойной резины, навулканизированной на опорный элемент, на которую нанесен слой антифрикционного материала (рис, 4.4, в). Для снижения ударных нагрузок используют, также уменьшение массы воспринимающих удары частей опоры путем разделения ее на отдельные элементы в виде расположенных по отношению к оси конвейера (рис. 4.4, а) поперечно или продольно (рис. 4.4, б) балок. Из зарубежных конструкций опор скольжения подобного типа наибольшую известность получили опоры скольжения фирмы «Штальгрубер» (ФРГ) в виде расположенных параллельно оси конвейера балок (рис. 4.4, б) футерованных амортизурующим слоем резины толщиной 20 мм, на который наварен слой износостойкого антифрикционного материала толщиной 10 мм. Фирма рекомендует располагать такие опоры скольжения под конвейерной лентой с зазором 20 мм с целью использования упругих свойств конвейерной ленты для гашения ударных нагрузок от загружаемого материала.
Опоры скольжения для загрузочных устройств с жестким опорным основанием: а) - в виде отдельных опор с амортизаторами: 1- плита; 2- опора; 3- поперечина; 4 -покрытие б) - с раздельными консольными и средней опорами скольжения: 1 - консольные опоры; 2- средняя опора; 3- выступ; 4- амортизатор; 5- площадка с пазом; 6 - стойка; в) — опоры скольжения фирмы "Штальгрубер" (ФРГ)
Из отечественных конструкций опор скольжения с жестким опорным основанием заслуживает внимания опора скольжения конструкции института ВНИИмехчермета (рис. 4.4, б), состоящая из трех секций, из которых боковые имеют шарнирное соединение с опорными кронштейнами, а средняя снабжена резиновым амортизатором. Опоры скольжения такой конструкции внедрены на многих коксохимических заводах Кривбасса для конвейеров, транспортирующих мелко- и среднекусковой материал. Конструкция опор скольжения исключает сквозной пробой ленты, предупреждает ее продольный разрыв. Однако жесткое опорное основание рассмотренных конструкций опор скольжения предопределяет их эффективное использование главным образом при транспортировании мелко- и среднекускового материала, при котором динамические нагрузки на ленту не столь велики
