Динамiчна навантаженiсть механiчноi системи стрiчкового конвейера з вмонтованим приводом тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

ррд ДАВНИЙ УН1БЕРСИТЕТ "ЛЬВШСЬКА П0Л1ТЕХН1КА"

На правах рукопнсу П0Л1ЩУК Леон1д Клавд1йович

ДИНАМ1ЧНА НАВАНТАЯЕНЮТЬ' МЕХАН1ЧН01 СИСТЕМИ СТР1ЧК0В0Г0 К0НВЕЙ6РА 3 ВМОНТОВАНИМ- ПРИВОДШ

Спец1альн1сть 01.02.06 - динам1ка, м1цн!сть машин, прилад!в 1 апаратури

Авторефе р а т дисертацИ на здобуття наукового .ступени кандидата техн1чних наук

Льв1в - 1994

Дисертац1я е рукописом.

Робота виконана у В1нницькому пол1техн!чному 1нститут1.

Пров1дна орган18ац1я - Проектно-конструкторський 1нститут

конвейеробудування (и. Льв1в)

Захист в1дбудеться " 11 " травня 1994 р. о 15 годин1 на эас1данн1спец1ал1вовано1 вчено'1 ради К 068.036.05 при • Державному ун1верситет1 "Льв1вська пол1техн1ка" (290013, м. Льв1в, вул. С.Бандери,.12).

3 дисертац1ею можна- ознайомитись у 010л1отец1 Державного ун1верситету "Льв1вська цол1техн1ка" . (290013, м. Льв1в, вул. Професорська, 1).

Науковий кер1вник

доктор техн1чних ; наук, професор • ПОНОМАРЧУК Анатол1й Федос1йович

0ф1ц1йн1 опоненти

доктор техн1чних наук, професор П0ЛВД0В Олександр Миколайович

кандидат техн1чних наук, доцент ХОРОЛЬСЬКИЙ 1ван Миколайович

Вченкй секретар спец1ал1эован вчено! ради

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыйсть теми. Широке використання транспортуючих машин сприяе механ!зацП та автоматизац!! технолог 1чних процес!в у ба-гатьох галузях сучасного виробництва. Найб1льше "озповсюдження от-рг :али стр1чков1 конвейери, що дозволяють перем!щувати вантаж1 з * пор!вняно великими швидкостями як- на коротк1, так 1 на значн! в!дстан1. Тому особливого значения набувае п1лвищення 1х техн1чно-го р1впя, над1йност! та економ1чност1.

Розв'язания ц1е'1 проблеми вимагае всеб!чно1'о вивчення динам!- -ки механхчно! системи конвейера, а також розробки нових вид1в при-вод!в з покращеними експлуатац!йними характеристиками.

, Основными недол1ками розд!льного привода, який застосовують в . сучасних конвейерах, е велик1 габарита! розмхри, зна- ча маса, а тают складн1сть конструкцП, що знижуе його над!йн1сть. Тому в . пересувних 1 переносних конвейерах, живильниках, транспортуючих машинах, що експлуатуються в умовах обмелено! монтажной зони, до-ц!льно зам!нити його на вмонтований, який в1дзначаеться компакт-н!стю, невеликою вагою 1 меншою к1льк!стю чузл!в.

Ефективнхсть використання привода у значн!й м!р! визначаеться характеристиками пускового режиму,, рац!ональний виб!р яких дае змогу зменшити динам1чн! навантаження на вузли та детал! механ!ч-шЯ-системи, п!двищити над!йн1сть та довгов1чн!сть конвейера. По-крашення пускових характеристик пов'язано з розробкою нових коне тругаЦй вмонтованого привода та обгрунтован'им вибором йо^о параме-тр1в. ь..значення навантажень елемент!в стр1чкового конвейера з ве-' лигами швидкостями транспортування 1 розм!рами д!лянок транспорту-ючого органу потребуе розробки спец!аэшних метод!в анал! у. Тому' досл!дженння динам1чно! навантаженност! вмонтованого привода 1 • транспортуючого органа стр!чково; конвейера е перспе..тивним 1 ак-туальним. • ' . ' *

. Мета робота - розробка математичних моделей - та- г. .го».йтм!в розрахунку динам1чних процес1в у механ!чн1й систем! стр1чкового конвейера, анал1з динам!чно'1 наван'таженост1 елемент!в конЕейбра. при його робот! та обгрунтування конструкц!й 1 параметр!в вмонтованого привода, то забезпечують- покращен1 експлуатац1йн! показпига транспортувчо! машини. ....

Основы! задач! робо*и. розробка узагальненого алгоритму еиз- ■ начення власних частот 1 форм коливань механ!чно! системи стр!чко- '

вого конвейера, Досл!дження впливу геометричних та пружно-1нерц1й-них параметр!в елементхв конвейера на характеристики в1льних коли-вань...

Побудова математично! модели перех1дних процес!в у Пдропри-водному агрегат! транспортуючо! машини з метою дос.одження його динам!чних характеристик 1 закон!в руху ведучого барабана конвейера-

Розробка методу розрахунку дйнам1чних явищ у механ!чнз.й систем! швидкох1дного стр1чкового конвейера з великими розм:раш д1-лянок транспорт.уючого органу; -досл1дження динамШно! навантаженос-■Т1 елемент!в крнвейера в пер!од пуску.

' Експериментальн1 досл!дження динам1ки Пдроприводного агрегата для перевгрки теоретичних результат!в 1 уточнения параметр!в, . гцо характер1зують динам1чн1 властивост1 вмонтованого привода.

Обгрунтування конструкцП вмонтованого привода стр1чкового конвейера та режим!в роботи транспортуючо! машини, як! дають мож-лив!сть- зкизити динам!чну навантажеи1сть елемент!в системи.

Загальна методика досл!джень. Теоретичн! досл!дження проводи-лися на основ! положень теорП механ!чних коливань, теорП г!драв-л!чного привода, анал!тичних та чисельних метод1в розв'язування звичайних диференц!йних р!внянь 1 р1внянь з частшшими пох!дними. Дискретизац1я нел1н1йно1 механ!чно1 системи з розпод!леними параметрами зд1йснювалася методом ск!нчених елемент!'в. Розв'язування граничим задач . у л1н2йн!й постанови! виконувалося за допомогою методу розд!лення зм1нних. Експериментальн! досл!дження проводимся в лабораторних. умовах шляхом. реестрацП параметр!в динам!чних процес!в методом тензометрування.

Роботоздатн!сть вмонтованого привода стр!чкового" конвейера доел1джувалася на д1ючому обладнанн! у виробничих умовах. '

Наукова новизна. Розроблено узагальнену математичну модель та складено алгоритм розрахунку в!льних коливань механ!чн01 системи строкового конвейера а дов1льним числом д!лянок транспортуючого органу з використанням методу початкових параметр!в.

'.Побудовано математичну модель перех!дних.процес!в у механ!ч-Н1й систем) стручкового конвейера з урахуванням динам1чних власти-иостей-пдроприводного агрегата ! хвильових явищ у транспортуючому орган!, що розглядаетъся як прущий елемент з розпод!леною масою та рухомими границями д!лянок. ' .

алгоритм розрахунку процес!в пуску конвейера, який

базуеться на зведен! крайово! задач! з рухомими границами до розв'язування нелШйних р!внянь з частинними пох!дними при ф!ксо-ваних граничних умовах методом ск1нченних елемент!в.

З'ясовано вплив параметр!в г1дроприводного агрегата 1 транс-портуючо! частини конвейера на динам!чну навант~лен1сть його еле-м 'т!в.,-

Практична ц1нн1сть. Результата, математичного моделювання ди-нам1чних процес1в у стр!чкових конвейерах можуть бути використан! ' • при розрахунку 1 констругаванн! транспортуючих машин, Що мають ланки велико! довжини. Розроблен! алгоритми дають ,„ожлив!сть п!двищи- . ти точн!сть визначення навантажень на детал! 1 вузли конвейера при динам!чних режимах роботи.

, На основ! вироблених рекомендац!й щодо проектування вмонтова-них провод!в конвейер!в запропоновано та захищено авторскими св1-доцтвами на вииаходи нов1 конструкцП г!дравл!чних мотор-барабан!в (ГМБ) з покращеними техн!ко-економ!чними показниками- для машин не-перервного' транспорту.

Обгрунтовано рац1ональн1 параметри вмонтованого 'привода та режими роботи транспортуючих машин. *

Розроблен! конструкцП ГМБ ! вмонтованого г!дравл!чного привода для механ!зму перемШення г!дропневматичного кр!плення ву-г!лъно! иахти впроваджен! на завод! В!нницького ВО ПБП ! на шахт! "Березовская" ВО "Северокузбассуголь". Фактичний р!чний економ!ч-ний ефект в!д впровадження одного ГМБ стр!чкового конвейера скла-дав 9000 крб. на одн!й технолог!чн!й л!н11 в ц!нах 1988 року.

Аг«юбац!я робота. ОсновШ положения дисертацШго* роботи до-' пов!дались, обговорювались 1 були схвален! на: науково-'техн1чних конференц1ях професорсько-викладацького складу ■ В!нницькгго 'пол!-• ,техн!чного Институту (1984-1993 рр.); Далекосх1дн!й науково-прак-тичн!й конференцП з питань мел^пацП ! с1льського с-'д!вництва на Далекому Сход! (Усур!йськ, 1984), науково-практичних конференц!ях "Проектування ! експлуатац!я промислових г!дропривод1в ' :истем г!дропневмоавтоматики" (Пенза, 1984. 1991); Республ!канськ!й конференцП "Проектування ! експлуатац1я г1дропневматичних систем ! г!дропривод1в машин, автомат!в ! промислових робот1в в машинобуду-' ванн1" (Севастополь, 1987); Всесоюзн!й науково-техн!чн!й конферен- • цП з питань стану ! перспектив.застосування м'яких оболонск ъ п!дземних роботах (Дн!пропетровськ, 1991); XV-му М1жнародндму сим- . поз!ум! "В!брац!1 в ф!зичних системах" (Республ!ка Польша, Поз- •

' ■ * 6 "

нанъ, 1991); XIII-й Польськ1й конференцП з теорП механ1зм!в 1 машин (Кошал1н-М1елно, 1992); 1-му м!жнародному симпоз!ум1 украЗн-ських 1нженер!в-механ!к!в у Львов! (1993); науково-практична конференцП "Пдропривод 1 г1дроапаратура с1льськогосподарських машин" (В1нниця, 1993); 111-й науково-техн1чн1й конференцП Асоц!а-ШЗ спец1ал1ст!в промислово! г!дравл!ки 1 пневматики (КиЧв, 1993); науковому сем1нар1 кафедри "Детал1 машин" Державного ун1версите-ту "Льв1вська пол1техн1ка" (1993). '

Публ1кацП. Основн! результата роботи опубл1кован! у 8 друко- . ваних працях та вахищен! 4 авторськими св1доцтвами на винаходи 1 використан1 у дв1т1 про науково-досл!дну роботу, заерестрованому у ВНТ1:центр1.

Структура 1 обсяг робота. Дисертац1я складаеться 1з вступу, чотирьох роздШв, висновк1в i п'яти додатк1в. Робота викладена на 301 сторгнц! i включае 136 стор1нок друкованого тексту, 92 рисунки, 6 таблиць, список л1тератури 1з 116 найменувань та додатки на 83 стор!нках.

На аахмст виноситься:

- математична модель та алгоритм визначення частот 1 форм в1льних' коливань механ!чно'1 системи строкового конвейера з до-в!льним числом д!лянок;

- математична модель г!дроприводного агрегата строкового конвейера;

- математична модель перех1дних процес1в у механ1чн1й систем! транспортуючо! машини э урахуванням рухомост1 границь д1лянок стр1чки;

- алгоритм розрахунку нестац1онарних' режим!в у механ1чн1й систем! конвейера в пер1од пуску;.

- эаконом!рност1 впливу параметр1в привода 1 транспортуючо! частини конвейера на характеристики в!льних та вимушених коливань

' його механ!чно! системи;

' - анал!з динам1чно1 навантаженост1 механ1чно! системи конвейера та практичн! рекомендацП, направлен! на ■покращення експлуа-тац1йних характеристик привода;

- нов1 конструкцП г1дравл!чних вмонтованих привод!в.

змия ровота

У вступ! обгрунтована актуадыйсть роботи, II наукова новиз-

на, практична ц1нн1сть 1 основ»1 положения, як! виносяться на за-хист, а також наведена коротка,анотац1я вс1х роздШб.

В першому роздШ проведено анал1з сучасного стану проблем динам1чного роЗрахунку 1 вдосконалення привод!в стр1чкових конве-йер!в, сформульован! основн! задач1 досл!дження.

Значне м!сце в розробц! теорИ 1 метод!в роэрахунку стр!чко-вих конвейер1в займае досл1дження дгойм!чних процес!в. у вивченн! яких важливу роль в1д1грають роботи Н.Я.БШченко, В.Г.Дмитр1ева, 1.1.Каварми, е.е.Новикова, С.А.Панкратова, В.К.Смирнова, О.О.Сп1-ватовського, .Г.М.Хорольського,. Л.Г.Шахмейстера та 1н. Сучасн1 ме-тоди досл1дження грунтуються на використанн! континуально-дискрет-них розрахункових моделей стр1чкового конвейера, то дозволяе най-б!льщ точно проводит« анал1в дшам1чних процес1в. Ланки 8 розпод1-леними параметрами традиц1йно розглядаються як стержнев! элемента.

Теоретичн1 та прикладн1 питания динам1ки стержневйх кон- . струкШй широко розглянут! в роботах В.Л.Б1дермана, . В.В.Боло-т!на, Я.Г.Пановка, Г.С.Писаренка, В.О.СветлШького, А.П.ФШпова, В.Г.Чудновського та 1н.

При виконанн! динам1чк!х розрахунк1^ стр1чкових конвейер1в • рухом!стю границь нехтують, вважаючи, що перех1дн! процеси трива-ють пор1ВЯяно мал1 пром!жки часу. Проте, для конвейер1в значних розм1р!в та з великими робочими швидкостями виникас необх!дн1сть досл!дження динам1чних явищ 8 урахуванням особливостей прот!кання хвильових процес1в у рухомих в!тках. В 1снуючих роботах дане пи-тання висвИлене недостатньо.

Вия^лено, що досл1джекня перех!дних процес1в доц1льно проводите на основ! сум!сного Хнтегрування . р1внянь руху та нелШйких р1внянь дшамЗчного стану привода. -

Анал1з процес!в, до в!дбуваються п1д час пуску транспортуючих машин, як! експлуатуються в умова обмелено! монтажно. зони, дозволив встановити вимоги до динам1чних характеристик приводив та до '¡к конструкц1й. Для вибору рад1лнально! конструкцИ пр..зодлого пристрои проведено алалгз •в!домих техн!чних р1шень.' Розроблепо класиф1кацШ мотор-барабан1в, яка ъизначае шляхи створення нових та вдосконалення 1снуючих конструкЩй. Зроблено висновок про дощ-льн!сть використання вмонтованих- привод!в.

Для знаходження динам!чних навантажень в трансяортуюч1й*1 приводнхй системах назр!ла необх1дн!сть розробки матеиат'-чтих моделей та алгоритм1в розрахунку процес!в пуску швздкох1дних' конвей-

ер1в значних розм!р!в. В1дсутн1сть таких метод1в розрахунку не дае змоги забезпечити рацЮнальн! параметри г1дравл1чного вмонтованого привода, що зникуе ефективн1сть його використання в машинах непе-.рервного транспорту. \

Другнй розд!л дисертацП присвячено теоретичним досл1дженням динам ¡.ки механ1чно1 системи стр1чкового- конвейера. При вивченн! динам!чних явищ розглядаеться стр!чковий конвейер з розробленою •конструкц1ею ГМВ, яка в1дзначаеться п1двищеною питомою потужн!стю,' над!йн1стю, економ1чн1стю, меншою к!льк1стю вузлАв у пор1внянн! з електричним мотор-барабаном. -Складено розрахункову схему механ1ч-но1 частини ГМБ, що використовуеться у подальших теоретичних дос-л1дженнях. .

Шдвшцешш ;'точност! ' анал1зу динам1чних процес!в конвейера сприяе строге задания руш!йних сил привода. 3 метою досл1дження бакону руху. ведучого барабана складена математична модель г1дро-приводного агрегата. Його роэрахункова схема подана на рис. 1, де

Рис. 1.

.4 1 ^ - моменти 1нерцП ротор1в г1дромотор!в; Лэ 1 .14. - введен! иоменти терцП приводного 1 хвостового барабан1в конвейера, як1 вивначаються з урачуВанням 1нерц1йност1 привода- та транспортуючо'1 •частики; С]н, С3м:..0м2 * характерн! об'еыи насоса 1 г1дромотор1в; »-"е • хорсткост! механ!чшх приводних л1н!й; $>1 ... 94 - коор-

динати руху елемент!в системи; К1 1 кг -.коеф!ц!енти податливост1• нап!рно1 та виливно! магистралей з урахуванням стисливост1 р!дини, об'еми яких р!вн! VI та Уг; Р1. Рг - тиски в нап1рн1й та виливн!й маг!стралях. Пружно-дисипативн1 властивост! стр1чки конвейера виэ-начаються реолог1чною моделлю Фойхта.. " •

В основу математичного моделювання дйнам!ки привода покладено' р1вняння руху механ1чно1 частини 1 р1вняння балансу витрат р!дини. При складанн! р!внянь приймавмо так1 допущения: продуктивгпсть на- -сосу пост1йна; нал!рн! трубопровода коротк1, що дозволяв не врахо-вувати г!дравл!чний оп1р 1 хвильов! процеси; л^мпература та в'яз-к1сть потоку робочо! р!дипк пост1йн1; стеслив!сть робочо1 р1дини та податлив!сть порожнин не зм1ншться, а 1х значения р1вн! серед-н1м для данрго дхалазану тиску; проксвзуваявя стр1чки на барабан1 в!дсутне; стр1чку вважавмо абсолютно гнучкда прухною тгксио. '

Ураховуючи' наведен1 допущения та прийдаячи до уваги однотипо-в!сть г!дромотор1в 1 1дентичн1сть приводите л!н1й, а' також нехтую-

чи незначним п!дпором, математичну модель отримуемо у вигляд!:

«

ЧнПн - бр1 - гЧмПм'- К1У1 (^01/с1Ь) - 0; • В(Фр/(Ю + С(ф - 1<?з) + сГгСФ - 1Фз)5£ПС<1(<? - <Рз)ЛИЗ + .

+ Мт - 2<ЪР1 - 0; . 21с(<? - 1фз) - Лз(с12<9з/с1Ь2) - п(5! - Б4) - О; Г2(^г - гз) - ^(с12<?4ЛИ.г> - Не - 0;

- (А/1)СЕси +' иЕд(йи/Л), • (1).

причому ' ' .

и - (Фз - Ф4)Г1, Эх - Э2 - - Бз - Б« Пщ - (З^ЛИ.;

. , - Фг " ч»; С1 - С2*- с, . * >.

де пн, пм - частота обертання вих1дного вала насоса .1 Паромотора; б - коеф!ц!ент витоку з нал!рно! порешпши Пдропривода; (г - кое-фЩ1ент сухого тертя в переданному механ1зм1; & - иэефШен? ъ'щ-, кого тертя в г1дромоторах;' Мт - момент тертя за дояомогою иного враховуються механ!чн! втрати в г1дромоторах; % 54 - зусдаум в наб!гаюч1й 1 зб1гаюч!й в1тках стр1чки; гг. гг - рад1уси баргйь-н!в; А - плода перер!зу стр1чки; Ее, Ед - статичнйй та тэхШхЯ модул! пружност! стр!чки; п - коеф!ц1ент, Щ,о • враховуе розс.яяня "

- ю -

енергП у матер!ал1 стр1чки; и - деформац!я стр!чки; 1 - переда-точне число редуктора.

Розроблено алгоритм, числовой .реал!зацП математично! модель г1дроприводного агрегата, що дозволяв розраховувати перехШи про-цеси привода при р1зних значениях параметр!в системи. Результата розрахунк1в подан1 на рис.2, де зображен! крив1 часу прот1кання перех1дного процесу ^ (1) та перевидения тиску в нап!рн!й маг!страд! над усталеним значениям Дра (2).Встановлено, що э! зменшенням введено! крутильно! жорсткост! час перех!дного процесу tn суттево зб1льшуеться (рис. 2,а). Зм!на 1нерд!йного навантаження привода для конвейер!в невелико! довжини впливае на час дП динам 1чних на-вантажень (рис. 2,6) 1 не впливае на час перех!дного процесу в транспортуючих машинах велико! довжини. Об'ем нап!рно! маг1страл! визначае крутизну динам1чно! характеристики та тривал!сть перех!д-ного процесу (рис. 2,в).

6 .

Рис. 2.

Анлдхз в!дм>их коливанъ ыехшпчно! системи виконуемо за допо-могою. мотоду початкович параметров, розрахункова схема багатопри-всдного конвейера, ер м!стить приводи! ! неприводн! барабани зоб-

ражена на рис. 3.

Конвейер мае п д!лянок, в межах яких пргонну масу та площу поперечного перер1зу стр!чки вважаемо пост1йними. Довжини д1лянок стр1чки, що розглядаються як суц1льн1 стержн! з розпод1леними параметрами, р1вн1 Ц, 1г, .... 1П- На границях д1лянок з1 строчкою зв'язан1 зосереджен1 маси пц, тг. ,..., тп,'якими враховуеть-ся 1нерц1йн1сть барабан!в. Коливання системи розглядаемо в нерухо-

м1й систем! координат £.1,

Рис. 3.

Р!вняння повздовжн!х коливань д!лянок конвейера записуемо у вигляд!

а! <<2Ц1 d2^ii й* ' Л2"

О;

(1 - 1.2, ..., п),

(2)

де щ - перем!щення деякого перер.!зу д!лянки в напрям! ксюрдинати

здгМЕ/р!) - швидк!сть ровповсюдження хвил! пружних де-

формац!й (Е - модуль пружност!, pi - усереднена густина матер!а-лу); Ь - час.

Граничн! умови 1нтегрування р!вняння (2) так!:

ЕА <Л»4 й ^

ЕА й^!

:---+ т1+1 —2 - о,

1т &Г

(г.1 - 1; 5,1

0; 1 <Ац

ЕА <*ип ЕА АН -----+т1

1П (¡(,п 1п Л

1,

О,

41+1

п-1);

иП

и1

(3)

ип - 1; - 0).

Розв'язок р!вняння (2) записуемо у вигляд!

Ц1 - и^ОсоаЛ (1 - 1.2, .... п), (4)

де и^б!) - ашШтуда перем!щення; <о - цикл!чна частота.

П!сля постановки (4) в (2) отримуемо р!вняння ампл1туд-них функц1й. АналоПчно розд1ляемо зм!нн! в граничних умовах (3). Зг1дно методу початкових параметр!в отримуемо матричн1 сп!вв!дно-шення, що зв'язують геометричн1 та силов1 характеристики перер!з1в стр1чки. 1х використовуемо для розробки узагальненого алгоритму визначення частот 1 форм в!льних коливань механ!чно! системи конвейера.

У.процес1 досл1дження коливних явищ визначено вплив коеф1ц1-ента завантаження, довжин д!лянок та. 1нерц1йност1 елемент!в на спектр власних частот. Эапропонований алгоритм дае можлив1сть вна-. чно спростити• 1 . систематизувати розрахунок механ1чно! системи стр!чкового конвейера 8 дов1льним числом д1лянок.

Розроблено метод розрахунку перех!дних процес1в в машинах неперервного транспорту з урахуванням рухомост1 границь пружних ланок великих розм1р!в.

На рис. 4 зображена розрахункова схема механ1чноЧ системи стр1чкового конвейера, де Ло - введений момент 1нерцП ротора дви-гуна; та ^ - введен! моменти 1яерц11 приводного ' 1 хвостового барабан1в; Мд, Мсг, Мсг - введений момент двигуна 1 моменти опору руху барабан!в; с,. V - коеф1д1енти корсткост1 та лШйного опору трансм1с!йного вала з муфтою; Г1 1 гг - рад1уси барабан!в; 1 - до-вжина вантажно! та порожньо! в1ток конг йера; фо, <Рь Фг - координата руху дискретних елемент!в системи.

Р1вняння руху в1тки. конвейера записуемо з використанням су-•путньо! координати х, направлено! вздовж стр!чки:

d2u d2u d3u

рА —- - ЕА — - цЕА —5--F(x.t) - 0. (5)

dt/ dx^ dx^dt

де F(x,t) - розпод1лене навантаження опору руху в!тки.

Зусилля в стр1чд! визначавться валежн1стю

du d2u л

N(X.t) - ЕА — + ц - + NH. (.6)

к dx dxdt '

У цих р!вняннях ц - коеф1ц1ент, що враховуе роэс!яння енергП в матер1ал1 эг1дно г1потези Фойхта, NH - початковий натяг стр!чки.

Нерухома система координат z зв'язана з супутньою сп1вв1дно-шенням

z - х + u(x,t). (?)

3 урахуванням (7) перетворюемо р1вняння (5) та залежн1сть (6) до вигляду

dzu ( du л d2u du d5^ ( du \

pA —5 1 + — + 2pA -— - EA—r -1 + 3— -

dt2 dz' dzdt ¡ft dz2 1 dz > ,

{Pu

■- Ш —z—-- F - 0; (8)

dzdt

r du / du \ d2u i

N (z.t) - EA — 1 + — + ц- + NH. • (9)

L dz v dz > dzdt J

НелШйне р1вняння (8) використовуемо для опису руху Байтах-нот та порожньо! в1ток конвейера у нерухом1й координатн1й систем1. Граничними умовами 1нтегрування в казан их р1внянь з частиншми по-х1дними е р1вняння руху дискретних елемент!в з моментами 1нерцП Jo. Ji, Jz, то записуються 8 урахуванням (9). Момент двигуна Ma(t> визначаемо, використовуючи р1вняння, як! описують роботу г:дропри-вода

d?o , dpi

Чнпн - 6Pi - Ом ---kiVt--0;

dt dt

- 14 -Pi < Ркл;

( dfo N

Мд(Ь) - IcJmPi - Mt - в — / (i - fT), (10)

v at >

де ркл - тиск спрацьовування запоСШюго клапана.

Розв'язування диферени!йних р!внянь, що описують рух ланок мехам1чно! системи конвейера, виконуемо методом ск!нчених елемен-т1в, апроксимуючи перем!щення nepeplalB системами базисних функ-ц1й. Коеф1ц1енти апроксимацП виэначаемо шляхом м1н!м!зац!1 зваже-них нев'яэок. За вагов! функцП, у в!дпов1дкост1 з методом Бубно-ва-Гапьорк1на, приймаемо базисн1, що суттево спрощуе розрахунок. Результат« розрахунку пускових режим!в в!зуал!зуються за допомогою засоб!в Номп'ютерно! граф!ки. Приклади залежностей тиску в нал!р- • н!й маг!страл1 pi-(l), та колово1 швидкост1 v (2) в!д часу наведе-н1 на рис..5,а. Граф!ки еусиль у вантажн1й Ti (1) та порожн!й Тг (2) в!тках конвейера подан! на рис. 5.6.'

Для будь-якого' пром!жку часу отримуемо д1аграми сил натягу стр!чки'конвейера та 11 авидкост! в пер!од пуску. Отримуемо також граф!чн1 валежност! часу перех1дного процёсу, максимального зусил-ля у вантажн!й В1тц1 конвейера в1д,коеф1ц1ента завант&ження, жорс-ткост! стр!чки, довжини конвейера, як1 дать амогу зд!йснити виб!р рац1ональних параметр!в г1дромехан!чно! системи.

Рис. 5.

8 третьему роздШ розглянуто задач1. методику 1 засоби експериментальних досл!дхень ГМВ стр1чкового конвейера, проанал1зова-но отриман! результата.

Експериментаяьн! досл!дження проводились з метою встановлення законом!рностей впливу на динам!ку ГМВ параметр!в г1дромехан1чно! системи стр!чкового конвейера, перев1рки адекватност1 ф!зично! 1 математично! моделей, визначення значень деяких парамегр!в Пдро-приводного агрегата, необх1дних для проведения динам1чного розра-хунку.

При проведен^ експеримент1в зм1на тиску р1дини в г1дросисте-м! 1 обёртовий момент на навантажувальному пристро! визначалися тензометричними датчиками, а зм!на частоти обертання вих1дно! ланки г!дроприводного агрегата та вала'' навантахувального пристрою - тахометричними датчиком. Результати вим1рювань перетворювалися за допомогою тензоп1дсилювально'1 апаратури 1 рееструвалися шлейфо-вим осцилографом.

Для оц1нки достов!рност! експериментальних досл1джень визна-чена м1и1мальна к1льк!сть необх1дних вим1р!в параметр!в одного 1 того ж режиму, а також сумарн1 похибки вим!рювань. Наприклад, для тиску похибка складала +5,4%.

В результат! експериментальних досл1джень отриман! осцилогра-ми перех!дних процес!в, як! в!дображають вплив крутильно! жоре-ткост! механ!чко! системи, момента 1нерцП приводно! та транспор-туючо'1' частик, об'ему напхрно! порожнини, характеру зм!ни наванта-ження п!д час транспортування на характеристики пускових режим!в.

Анал1з експеримент1в показав, то зб!льшеня об'ему нап1рно'1 порожнини в 10 раз!в призводить до зростання часу перех1дкого про-цесу 01льше як на 40%. При зб1льшенн! крутильно! жорсткост1 меха-н1чно'1 системи. в два, три рази час перех!дного процесу'зменшуеться в!дпов1дно на 13% та 30%. Зм!на 1нерц!йного навантаження транспор-туючого органу в значно б!лш!й м!р! впливае на час перех!дного процесу, н!ж зм!на !нерц!йност! приводу. На динам1чн! явища в г!д-равл!чному привод! зм!на характеру навантаження п1д час транспортування майже не впливае.

За допомогою осцилограм експериментально визначено модуль об'емно! пружност! робочо! р!дини ! коеф!ц!ент в'язкого демпфуван-ня в г1дромотор1. •

Проведено пор1вняння результат!в експериментальних .та теоре-тичних досл!дхень, щр дало змогу п!дтвердити адекватн1сть матема-

тично! модел! досл1дному зразку г1дроприводного агрегата строкового конвейера та правом1рн1сть прийнятих допущень.

В четвертому розд!л1 розглянуто вдосконалення конструкц!й вмонтованих привод1в стр!чкових конвейер1в та практичн! рекоменда-цП, направлен! на покращення 1х експлуатац!йних характеристик.

На основ! уточнено! математично! моделРдинам!ки пуску меха-н1чно! системи стручкового конвейера встановлена залежн!сть часу перех!дного процесу в!д робочого об'ему 1 перепаду тиску г!д-ромотора, швидкост1 транспортування вантажу в!д робочого об'ему г!дромотора та максимального зусилля у вантажн!й стр!чц! конвейера в!д перепаду тиску в г!дромотор1. Ц1 залежност! дозволяють зд!йс-нити виб!р параметр!в привода стр!чкового конвейера, що забезпечу-ють рацЪнальний режим пуску та вниження динам!чних навантажень в елементах системи,

. Розглянуто ряд нових конструкцШ ГМБ 8 покращеними техн!ко-економ1чними показниками для машин неперервного транспорту. Зокре-ма, для конвей5р1в, якими оснащуються деяк! с1льськогосподарськ1 малмни; роэроблено конструкц1ю бевредукторного вмонтованого привода 1з спец!альним високомоментним г1дромотором. Значке зменшення пасивних зв'язк!в дав можлив]сть п!двишти над1йн!сть приводно! системи. Спец!ально для акумулюючого конвейера рудно! шахти, • в якому стр!чка перем1щуеться по стальному настилу, вапропоновано конструкцШ ГМБ велико! потужност1. У даному пристро-! використано дек!лька сер1йних високомоментних г!дромотор!в.

Для ефективного використання швидк1сних г1дромотор!в у вмон-тованому привод1 нёобх1дно отримувати велик1 передаточн1 числа ре-, дукторно! частини механ18ма. У привод1, що продовжуе ряд розробле-них конструкц1й, ця проблема вир1шена шляхом аастосування хвиль'о- . во! передач1. • .

Роэроблен! констругаЦ! ГМБ вахищено авторськими св!доцтвами на винаходи. Впровадження у виробнидтво мотор-барабана строкового конвейера та вмонтованого привода механ1вму перем1щення г!дро-пневматичного кр1пленна вуг1льно! шахти дало можлив1сть отримати економ1ю на промислових п1дприемствах.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТ« РОБОТИ I ВИСНОВКИ

1. У робот! проведено теоретичн1 та експериментальн1 досл1д-ження динам!чно! навантаженост! стр!чкового конвейера 8 вмонтова-

ним приводом, обгрунтовано констругаЦю привода та режими експлуа-'тацП конвейера, що забезпечують Шдвищення ефективност1 викорис-тання транспортуючо'1 машини.

2. Побудовано математичну модель перех1дних процес1в г1дро-приводного агрегата стр!чкового конвейера, за допомогою яко"1 дослужено "закон руху ведучого барабана.

3. Розроблено узагальнену математичну модель та складено алгоритм розрахунку власних частот 1 форм в1льних коливань механ!ч-но! системи конвейер з дов1льним числом д1лянок транспортуючого органу.

4. 1з використанням континуально-дискретно! розрахунково! мо-дел1 розроблено метод розрахунку динам!чних явищ у механ1чн1й систем 1 строкового конвейера з великими швидкостями 1 ро8м1рами д1-лянок транспортуючого органу, що враховуе динам!чн1. властивост1 г1дроприводного агрегата 1 хвильов! явища у рухом1й стр1чц1.

5. Реэультати математичного моделювання динам1ки г1дропривод-ного агрегата, проведен1 для широкого д1апазону параметр1в, дозволили встановити, ш,о основн1 характеристики пускових режим1в сутте-во залежать в1д крутильно! жорсткост1 механ1чно! системи, об'ему нап1рно! порожнини г1дропривода, момента 1нерцИ приводного пристрою. Вплив 1нерц1йност1 ротор1в г1дромотор!в, механ1чних передач 1 барабан1в 1з зб1льшенням довжини транспортуючого органу пом1тно зменшуеться.

6. Встановлено законом1рн!сть впливу пружно-1нерц1йних параметр^ багатоприводного конвейера на частоти 1 форми в1льних коливань. При зб!льшен1 завантаженост1 та довжини д1лянок конвейера нижч1 власн! частоти механ!чно! системи значно зменшуються, а зм1-на 1нерц1йних параметр1в приводних 1 неприводних барабан1в практично не впливае на спектр частот в1льних коливань.

7. Виявлено, що час прот1кання. пускового режиму строкового конвейера 1 динам1чн1 навантаяення на елементи вмонтованого привода 1 транспортуючо! частини у значн1й м1р1 визначаються коеф1ц!ен-том вавантаження, жорстк!стю стр1чки, довжиною транспортуючого органу, робочим об'емом г1дромотора 1 тиском нап1рно! маг!страл1.

8. Експериментальн! досл1дження динам1ки Пдроприводного агрегата в лаборатории та промислових умовах п1дтвердили достов!р-н1сть теоретичних результата та правнльн1сть прийнятих допущеяь, а також дали змогу уточнит« параметри, що характеризуют** динам1чн1 властивост! г!дравл1чного вмонтованого привода.

9. На основ! результатов експериментальних та теоретичних досл1джень вироблен1 рекомендацП щодо розрахунку 1 проектування вмонтованих привод!в 1 розроблен! нов! конструкцП г!дравл!чних мотор-барабан!в (а. с. 1181956, а. с. 1181957, а. с. 1474035, а. с. 1549870) з покращеними техн!ко-економ!чними показниками. Обгрунтовано параметри привода, до забезпечують рац!ональн! режими роботи конвейера 1 дають можлив!сть знизити динам1чну навантаже-н!сть елемент!в.механ1чно1 системи.

10. Результата роботи впроваджен! у виробництво на завод! В!нницького ВО ПБП та на шахт1 "Березовская" ВО "Северокузбассу-голь'\. Фактичний р!чний економ!чний ефект в!д впровадження одного г!дравл!чного мотор-барабана стр!чкового' конвейера склав 9000 крб. на одн1й технолог1чн1й л!н!1 в ц1нах 1988 року. ■

• ОСНОВНИК ЗМ1СТ Д ИСЕРТАЩЙНОК РОВОТК ВИКДАДЕНО В ПУВЛ1КАД1ЯХ

Ь Пономарчук А.Ф.. КоцИ.В.. Полищук Л.К'., 'Коваленко В.Я. . Разработка и моделирование рабочего процесса гидравлического мотор-барабана ленточного конвейера //В кн.: Машины для предприятий горной промышленности. Сб.науч.тр.- к.: Наук.думка, 1986, с.38-45.

2. Новиков Е.Е., Полищук Л.К.. Пономарчук И.А. О применении гидродвигателей в приводах транспортирующих устройств //Гидропривод и гидропневмоавтоматика: Респ. межвед. науч.-техн. сб. - К.: 198?. - ВЫП. 23- с!119-122.

3. Исследование и разработка гидравлических приводов конвейе-. ров технологических линий: Отчет /Винницкий политехнический ин-т. Руководитель А.Ф.Пономарчук. ГР 0187С023323; - М., 1988. - 85с.: ид. - Отв. исполн. Л. К. Полипу к. ■ .

4. Аборнев В.А., Рынсков Ю.Н,, йскович-Лотоцкий Р.Д., Полищук Л. К.. Кравчук В.Л. Разработка и внедрение в горное производство угольных шахт конструкций и механизмов из мягких оболочек // Всесоюзная науч.-техн. конференция "Состояние и перспективы применения мягких оболочек на подземных горных работах": Тев. докл. -Днепропетровск, 1991. - с.99-100.

5. Харченко Е.В., Полищук Л.К. Расчет переходных режимов ленточного конвейера с учетом волновых процессов в транспортирующее органе - К., 1992. - 14с. - Рукопись .деп. в УкрНИИНТИ, 510 -Ук-92. Деп. .

6. Pollshchuk L.K. An analysis of free. vibrations of the mechanical system of belt conveyer //Abstracts XV-th Symposium "Vibrations in phusical systems". - Poznan, 1992. - p. 133.

7. Pollshchuk L.K., Abornlev V.A. The Hydropneumatic mechanism of coal shaft lining //Abstracts • Xlll-th Polish conference on theory of machines and mechanisms.. - Koszalin -Mielno, 1992. - p. 121-122.

8. Харченко 6.B.. Пол1щук Л.К., Сахаров Д.В: Розрахунок пере-х1дних процес1в у механ1чя!й систем1 строкового конвейера //1-й М1жнародний симпоз1ум укра1нских 1нженер1в-механ1к1в у Львов1: Теэ. доп. - Льв1в, 1993. - с.167.

9. А.с. 1181956 СССР МКИ4 В 65 G 23/08. Мотор-барабан конвейера /Пономарчук А.Ф., Новиков Е.Е., Коц Й.В., Полишук Л.К., Коваленко В. Я.. Пономарчук И.А. (СССР). - 5 с., ил. 4..

10. А.с. 1181957 СССР МКИ4 В 65 G 23/08. Мотор-барабан /Пономарчук А.Ф..Новиков Е.Е.,Коц И.В.. Полищук Л.К.,^Коваленко В.Я., Пономарчук И.А. (СССР). - 4 е., ил. 2.

11. А.с. 1474035 СССР МКИ4 В 65 G 23/08. Мотор-барабан /Пономарчук А.Ф..Новиков Е.Е., Полищук Л.К..Олейник М.П..Кияшко О.И., (СССР). - 2 е.. ил. 1.

12. А.с. 1549870 СССР МКИ4 В 65 G 23/08. Мотор-барайан /Пономарчук А.Ф. , Полищук Л.К., Олейник М.П., Заика В.И. (СССР). -2 с.. ил. 1.

Автор вважае своЧм приемним обов'явком висловити подяку д.т.н., професору Iсковичу-Лотоцькому Р.Д.. який поряд з науковим кер!вником надавав допомогу у розв'язуванн1 задач наукових досл1д-жень. ■

Подписано до друку 05.04.94. йориат 60x84/16 Друк офсет. Дапхр офсет. Умов друк.арк. 1,17 Умов фарбо.-вхдб. 1,17 0бл.-вид.арк.1,0 Тирах 100 прим. Зам. 2412,

Львхвська обласна книжкова друкарня 200000, м. Ль в { в, вул. Стефаника, И