Повышение эксплуатационной надежности резинотросовых лент конвейеров типа 2ЛУ120 и 2Л120



Предыдущая | Следующая

 

Повышение эксплуатационной надежности резинотросовых лент конвейеров типа 2ЛУ120 и 2Л120 ГЕРАСИМОВ Геннадий Константинович Старший научный сотрудник ФГУП НЦ ВостНИИ В наклонных стволах шахт применяются мощные конвейеры типа 2ЛУ120 и 2Л120. Производительность этих конвейеров может достигать более 1 000 т/ч. Внеплановая остановка такого конвейера приводит к остановке работы всей шахты. Наиболее часто такие остановки связаны с ремонтом стыковых соединений на конвейерной ленте отечественного производства, вследствие чего на этих конвейерах стремятся применять импортные ленты, которые значительно дороже отечественных. Предлагаемые меры по совершенствованию стыковых соединений позволят безаварийно эксплуатировать отечественные резинотросовые ленты на конвейерах 2ЛУ120 и 2Л120.
Для конвейеров типа 2ЛУ120 и 2Л120 предназначена лента РТЛТС (ТГ) 3150-1200. В ленте применяются тросы диаметром 8,25 мм и прочностью 51 кН, которые укладываются с шагом 14 мм. В ленте шириной 1 200 мм используются 76 тросов [1], поэтому средний шаг укладки тросов получается 15,3 мм. В соответствии с «Руководством по выбору и эксплуатации конвейерных лент» [2] для соединения отдельных отрезков лент в единый грузоноситель конвейера стыковые соединения (стыки) должны изготовляться с использованием трехступенчатой схемы укладки тросов. По этой схеме каждый третий трос разделываемого конца ленты должен удаляться (вырубаться или отрезаться) на длину 2/3 длины стыка (2 000 мм). Причем оставшийся короткий трос не входит в контакт с тросами другого отрезка ленты и не передает нагрузки. Нагрузка от вырубленного троса передается соседним тросам этого же отрезка ленты, вследствие чего тросы в стыке работают с перегрузкой на 30 % [3].
В трехступенчатом стыке имеется три вида тросов:
длинный (3 000 мм), укороченный (2 000 мм) и короткий (1 000 мм). Короткий трос не передает нагрузку тросам другого отрезка ленты, а укороченный трос передает нагрузку с одной стороны по всей длине (примерно 2 000 мм), а с другой стороны только половиной своей длины. Если в расчетах принять полную длину троса, то его рабочая часть будет составлять 75 % от всей его длины. Долговечность стыка определяется именно работоспособностью укороченных тросов. Как только резина вокруг укороченных тросов разрушится, прочность стыка резко уменьшится, и он будет находиться в аварийном состоянии. Так как контрольные приборы на шахтах отсутствуют, то предупредить внезапное разрушение стыка сложно.
Сделаем расчет прочности заделки укороченного троса в резине стыка. При эксплуатации лента должна иметь пер воначальный запас прочности не менее 8,5 [4]. Нагрузка на один трос в ленте РТЛТС (ТГ) 3150-1200 будет достигать:
где Рл — прочность ленты, кН;
к1 — коэффициент перегрузки тросов;
кз — коэффициент запаса прочности ленты;
п — количество тросов в ленте;
кн — коэффициент неравномерности распределения нагрузки между тросами в ленте (кн = 0,9).
В расчетах используем нормируемый показатель прочности связи тросов с резиной в ленте, равный 125 Н/мм [1].
При изготовлении стыка между тросами укладывают полоски прослоечной резины толщиной 1,5 мм. При разделке конца ленты на тросах остается слой резины, поэтому шаг укладки тросов в стыке достигает 10,5 мм. В некоторых местах по ширине ленты он может быть и больше из-за неравномерной укладки тросов в ленте. При уменьшении расстояния между тросами в стыке относительно ленты усилие вырыва троса из резины в стыке будет меньше, чем в ленте, на коэффициент кП [5].
t?? d t1?? d / 2 t?? d / 2 t1?? d где t — шаг тросов в ленте, мм;
d — диаметр троса, мм;
t1 — шаг тросов в стыке, мм.
Для ленты РТЛ ТС (ТГ) 3150-1200 коэффициент кп = 1,65.
Расчетное усилие вырыва троса из резины в стыке будет равняться 75,8 Н/мм. Прочность заделки укороченного троса в стыке рассчитывается по формуле [6]:
где Р?? — усилие вырыва троса из резины стыка, Н/мм;
— длина укороченного троса, мм;
G — модуль сдвига резины, Н/мм2;
iio — длина троса, на половине которой достигается равенство нагрузки между соседними тросами в стыке, мм;
e — коэффициент, учитывающий рабочую длину троса;
Е — модуль упругости троса, Н/мм2;
? — толщина слоя резины между тросами в стыке, мм.
Принимаем: G = 0,8 Н/мм2; = 2 000 мм; e = 0,75; Е = 8 ???4 Н/мм2;?? = 2,25; iio = 1 360 мм.
Прочность заделки укороченного троса в резине трехступенчатого стыка будет равняться 40,5 кН. Запас прочности по резине в трехступенчатом стыке будет равен Такой запас прочности недостаточен для долговечной работы стыка. Как показывает практика, чтобы стык отработал около трех лет, запас прочности в резине стыка вокруг троса должен быть не менее семикратного.
Прочность заделки тросов в стыке можно повысить за — увеличения прочности связи тросов с резиной в ленте;
— увеличения длины тросов в стыке;
— увеличения зазора между тросами в стыке.
Увеличить прочность связи тросов с резиной в ленте до нормы зарубежных лент отечественные изготовители пока не могут.
Увеличить длину заделки тросов в стыке можно. Достаточно трехступенчатую схему укладки тросов в стыке заменить на схему «Ступень-1». В этом случае длину стыка можно делать короче — 2 800 мм. Длина заделки тросов в стыке будет 2 500 мм.
Есть возможность увеличить толщину резиновой прослойки между тросами в стыке?? до 3 мм. Шаг укладки тросов в стыке t1 будет 11,5 мм. В ленте РТЛТС (ТГ) 3150-1200 имеется 76 тросов. Если из них удалить 25 тросов, останется 51 трос. В стыке по схеме «Ступень-1» будет 102 троса.
При шаге укладки тросов 11,5 мм ширина стыка получается 1170 мм. Остается по 15 мм для резиновых кромок.
По формуле (3) сделаем расчет прочности заделки троса в резине стыка, изготовленного по схеме «Ступень-1» с применением полосок прослоечной резины толщиной 3 мм (t1 = 11,5 мм).
Принимаем: Р?????? Н/мм; =2 500 мм; e =1;?? =3,25 мм;
кп = 1,3; iio = 1 640 мм; G = 0,8 Н/мм2; Е = 8?104 Н/мм2.
Прочность заделки троса в резине стыка получается Запас прочности в резине стыка «Ступень-1» будет Если вместо трехступенчатой схемы укладки тросов применять схему «Ступень-1» и в стыке между тросами укладывать полоску прослоечной резины толщиной 3 мм (или две полоски по 1,5 мм), то работоспособность стыка ориентировочно увеличится до пяти лет. Срок службы стыков будет ограничиваться износом обкладочной резины и случайными механическими повреждениями.
Схема стыковки резинотросовых конвейерных лент «Ступень-1» используется на шахтах Кузбасса с 1988 г.
Применение этой схемы вместо трехступенчатой позволило увеличить работоспособность стыков на конвейерах 2ЛУ120 и 2Л120 в 2-3 раза. Когда начали использовать эту схему, в лентах было по 82 троса, поэтому между тросами в стыке укладывали полоску прослоечной резины толщиной 1,5 мм. В настоящее время число тросов в ленте уменьшилось до 76. Но при изготовлении стыков по-прежнему используют полоску прослоечной резины толщиной 1,5 мм. А зазор между тросами выдерживают за счет уменьшения числа удаляемых тросов. Но долговечность стыка определяется работоспособностью тросов, граничащих с вырубленным тросом.
В настоящее время при изготовлении ленты в нее закладывают определенное количество тросов. На шахте, чтобы получить работоспособный стык, 25 или 33 % этих тросов вырубают. И конвейерная лента работает более надежно, чем с сохранением всех тросов. Предлагается при изготовлении ленты сразу закладывать 51 трос с шагом 23 мм, а при навеске на конвейер при изготовлении стыков использовать одноступенчатую схему укладки тросов без их вырубки. Расчетная прочность ленты будет 2 500 кН. При рабочем натяжении ленты до 400 кН она будет иметь запас прочности не менее шестикратного. Нагрузка на трос будет также 7,8 кН. При такой конструкции ленты можно будет изготовлять стыки, работоспособность которых будет 5-6 лет.
Новой ленте, в отличие от существующих, можно дать другое название, например резинотросовая лента «Оптима». Она будет дешевле и легче, так как уменьшается количество тросов; надежнее при эксплуатации, так как упрощается технология изготовления стыков, что позволит улучшить их качество.
В настоящее время из-за высокой стоимости резинотросовых лент и низкой надежности при работе отечественных резинотросовых лент на шахтах их заменяют высокопрочными резинотканевыми лентами. Но и в этом случае остается актуальным вопрос прочности стыковых соединений.
Опыт испытаний вулканизированных стыков тканевых лент в НЦ ВостНИИ показывает, что 90 % из них не отвечают требованиям РД03-423-01 [7].
Для проверки преимуществ предлагаемой конструкции резинотросовых лент необходимо провести эксплуатационные испытания в объеме, равном, примерно, 10 км ленты, причем на одном конвейере должны работать и лента РТЛТС (ТГ) 3150-1200, и лента «Оптима».
Список литературы 1. ОСТ 153-12.2-004-99. Ленты конвейерные шахтные трудносгораемые (трудногорючие) резинотросовые. Общие технические требования.
2. Руководство по выбору и эксплуатации конвейерных лент / ЗАО «Курскрезинотехника»; НПК «Трансбелт». — М.,
2002.
3. Котов М. А. Разработка эксплуатационно-технических требований на ряд резинотросовых лент для подземных ленточных конвейеров угольной промышленности / М. А.
Котов, Ю. И Григорьев; ИГД им. А. А. Скочинского. — М.,
4. Руководство по эксплуатации подземных ленточных конвейеров в угольных и сланцевых шахтах / ИГД им. А. А.
Скочинского. — М., 1995.
5. Разработать способ и методику определения разрывной прочности и долговечности стыков резинотросовых конвейерных лент: Отчет о НИР; №01890032454. — Кемерово, 1990.
6. Патент РФ №2034273. Способ определения прочности стыка резинотросовой ленты/ Г. К. Герасимов. – Бюл.
№12. – 1995.
7. Нормы безопасности на конвейерные ленты для опасных производственных объектов и методы испытаний: РД 03-423-01.