Автореферат Ахметова Ш.Д.


 УДК 621

УДК 621.867.152                                                                На правах рукописи

 

                                                                                           

 

 

 

 

 

АХМЕТОВА ШОЛПАН ДАУЛЕТОВНА

 

 

 

 

 

 

Создание пластинчатого конвейера и разработка  методики

динамического расчета рабочего полотна

 

 

 

 

 

 

05.05.04 – Дорожные, строительные

и подъемно-транспортные машины

 

 

 

 

 

 

 

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Республика Казахстан

Алматы,  2009

Работа выполнена в Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева

 

 

Научный руководитель                                  - доктор технических наук

                                                                              Джиенкулов С.А.

 

 

Официальные оппоненты                               - доктор технических наук

                                                                              Асанов  А.А.   

                                     

                                                                   - кандидат технических наук

                                                                              Гудович М.И.                                                                                       

 

 

 

Ведущая организация                                     - Евразийский национальный                                      

                                                                     университет им. Л.Н.Гумилева                                                                   

                                                                             

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

 

 

 

 

Защита состоится  30 сентября  2009г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д14.17.02  в  Казахском национальном техническом университете имени К.И.Сатпаева

по адресу: 050013, г. Алматы, Сатпаева, 22, ауд.304 ИМС, телефон (7272) 577183.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахского национального технического университета имени К.И.Сатпаева

 

Автореферат разослан  26 августа 2009 г.

 

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук                                          Б.Т.Сазамбаева

 

 

 

 

Введение

 

Общая характеристика работы

В Республике Казахстан наблюдается тенденция роста объемов добычи и переработки сырья на предприятиях горно-химической, металлургической, строительной и других отраслей промышленности, где широко используются машины непрерывного транспорта. В соответствии с Программой «Казахстан - 2030», направленной на индустриализацию страны, дальнейшее развитие республики должно быть тесно связано с решением проблем по комплексной механизации и автоматизации промышленного производства.

В свете реализации «Индустриально-инновационной стратегии» до 2015 года, перед машиностроителями ставятся задачи по усовершенствованию и созданию производственных комплексов с прогрессивной технологией  добычи и переработки сырья.

Для развития  промышленности необходимо широкое внедрение новых высокопроизводительных транспортных средств, в частности, конвейеров. Развитие конвейерного транспорта происходило не одинаково, хотя идея создания пластинчатого    конвейера   возникла   гораздо раньше, чем   ленточного. Этот

прогресс прерывался и откладывался на длительное время в связи с бурным развитием в начале ХХ века рельсового и самоходного транспорта. Непрерывность действия конвейерного транспорта способствует большой ритмичности работы горнодобывающего машиностроительного оборудования, обеспечивает возможность автоматизации транспортных операций. Преимуществами машин непрерывного транспорта являются возможность транспортирования горных пород по криволинейным выработкам и под большими углами наклона, а также возможность установки в выработках малого сечения из-за небольших поперечных размеров оборудования.

Особое место при конвейеризации горнодобывающих предприятий, на которых необходимо транспортировать крупнокусковую руду и породу, занимают пластинчатые конвейеры. Пластинчатые конвейеры обладают повышенной прочностью; приспособлены для работы в криволинейных горных выработках; допускают установку промежуточных приводов, что позволяет транспортировать горную массу практически на любое расстояние без перегрузки; имеют возможность транспортировать крупнокусковую, абразивную горную массу.

Работа выполнена в соответствии с Государственной программой «Казахстан – 2030», отраслевой программой Министерства транспорта и коммуникаций РК «О приоритетах транспортной отрасли в модернизации экономики»,  технической программой «Создание конкурентоспособной техники, оборудования и технологии на 2008 - 2012 годы» (рег. № 5.672К08).

 Поэтому для решения проблем в области машиностроения необходима комплексная методика, направленная на решение задач совершенствования пластинчатых конвейеров путем моделирования напряженно-деформирован-ного состояния пластин конвейера.

 

Цель работы и задачи исследований

Целью настоящей работы является повышение эффективности эксплуатации пластинчатых конвейеров путем усовершенствования конструкции конвейера и разработки методики динамического расчета рабочего полотна конвейера.

В соответствии с этой целью необходимо было  решить следующие задачи:

- изучить состояние эксплуатации пластинчатых конвейеров;

- систематизировать конструкции пластинчатых конвейеров и разработать морфологическую классификацию;

- выявить перспективную конструкцию пластинчатого конвейера;

- провести вероятностно-статистический анализ параметров пластинчатых конвейеров;

- вывести дифференциальные  уравнения динамического равновесия;

- разработать  математическую модель напряженно-деформированного сос-тояния рабочего полотна конвейера;

- разработать методику динамического расчета  рабочего полотна конвейе-ра;

- провести экспериментальную апробацию теоретических исследований;

- провести технико-экономический   анализ перспективных пластинчатых конвейеров;

- разработать комплексную методику расчета пластинчатых конвейеров.

 

Методы исследований

Исследования проводились на основе комплексного метода, включающего элементы математического анализа и статистики, математического моделирования, экспериментальных исследований с использованием теории планирования.

 

Научная новизна работы заключается в следующем:

-  разработана новая конструкция пластинчатого конвейера для транспортирования крупнокусковых грузов;

- составлена морфологическая классификация конструкций пластинчатых конвейеров;

- разработана  методика прогнозной оценки параметров и конструкций  пластинчатых конвейеров вероятностно-статистическими методами;

- составлены расчетные схемы и получены дифференциальные уравнения равновесия и движения пластинчатого полотна;

- выполнено математическое моделирование динамики рабочего полотна пластинчатого конвейера;

- разработана  методика динамического расчета рабочего полотна плас-тинчатого конвейера;

- предложена комплексная методика расчета перспективных пластинчатых конвейеров.

 

 

Научные положения, выносимые на защиту:

- разработанная новая конструкция пластинчатого конвейера для тран-спортирования крупнокусковых грузов;

- составленная морфологическая классификация конструкций пластинча-тых конвейеров;

- разработанная методика прогнозной оценки параметров и конструкций  пластинчатых конвейеров на основе вероятностно-статистического  анализа;

- полученные     дифференциальные   уравнения  равновесия  и  движения

пластинчатого полотна конвейера;

- результаты математического моделирования динамики рабочего полотна конвейера;

-  методика динамического расчета   рабочего полотна конвейера;

-   комплексная методика расчета перспективных пластинчатых конвейеров.

 

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы заключается в разработке  перспективной конструкции   пластинчатого конвейера, которая   позволит уменьшить динами-

ческие нагрузки, возникающие при падении крупнокускового груза на полотно конвейера;  методики прогнозной оценки параметров и конструкций пластинчатых конвейеров, которая может быть использована для установки направления развития  машин непрерывного транспорта и определения перспективной конструкции;  методики  динамического расчета  рабочего полотна конвейера, которая может служить методической базой для дальнейшего совершенствования общей теории расчета.

Результаты исследований могут быть использованы в проектных организациях при создании новых перспективных пластинчатых конвейеров  и на предприятиях при их эксплуатации и усовершенствовании. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Казахского национального технического университета имени К.И. Сатпаева (приложение А), Казахстанского университета «Алатау» (приложение Б) при подготовке специалистов по специальности 050713 – Транспорт, транспортная техника и технологии.

 

Достоверность полученных результатов и основных выводов подтвер-ждается корректностью постановки задачи и использованием апробированных математических методов, положений теории статики и динамики машин, с учетом важнейших физико-механических особенностей исследуемого объекта, сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

 

Личный  вклад  автора  заключается  в  разработке  новой  конструкции

пластинчатого конвейера, в составлении морфологической классификации  пластинчатых конвейеров, в разработке методики прогнозной оценки параметров и конструкций пластинчатых конвейеров на основе вероятностно-статистического анализа, в разработке математической модели напряженно-деформированного состояния рабочего полотна и методики динамического расчета   рабочего полотна конвейера.

 

Апробация практических результатов

Основные положения работы докладывались на секции «Машины непрерывного транспорта» Всесоюзной научной конференции «Новое в подъемно-транспортной технике» (Москва, 1985г.); на Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники» секции «Машины непрерывного транспорта и манипуляторы» (Красноярск, 1988); на 1-ом Республиканском съезде по теоретической и прикладной механике (Алматы, 1996г.); на Международном симпозиуме, посвященном 100-летию со дня рождения К.И.Сатпаева (Алматы, 1999г.);  на Международной научно-практической конференции (Алматы, 1999г.);  на Первой Международной научно-практической конференции «Горное дело в Казахстане. Состояние и перспективы» (Алматы, 2000г.); на  Международной научно-технической конференции «Современные проблемы транспортной техники», посвященной 15-летию Независимости Республики Казахстан и 70-летию Жетысуского района г. Алматы  (Алматы, 2006г.); на Международной научно-практической конференции (Польша,  Прземысл, 2009г.). В окончательном  виде работа докладывалась на научных семинарах кафедры «Подъемно-транспортные машины и гидравлика» Казахского национального технического университета имени К.И. Сатпаева,  Казахстанского университета «Алатау».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14  печатных работ в изданиях, рекомендованных Комитетом по контролю в сфере образования и науки МОН РК  и   в сборниках докладов и тезисов международных конференций, в том числе 1 -  в зарубежном издании, получена приоритетная справка на изобретение РК,  регистрационный номер 2009/0946.1.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, основной части из 4 разделов, заключения, списка использованных источников и приложения.

 

Основная часть

 

В диссертационной работе  обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели, определены задачи исследования, указана научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту и новые результаты, полученные в работе.

Представлен   обзор  литературы  по  теме диссертации,  изучены роль и

состояние эксплуатации пластинчатых конвейеров, обоснованы и поставлены задачи исследований. Проанализированы причины, вызывающие динамические усилия, изучены исследования по уменьшению их  на загрузочном участке конвейера.

Показано, что в области исследования и создания теории пластинчатых кон­вейеров значительный вклад внесли ученые России:  Керас В.Ф., Солод Г.И., Чугреев Л.И.,  Шахмейстер Л.Г., Штокман И.Г., Кондрахин Д.М.; ученые Казахстана: Акашев З.Т., Байконуров О.А., Данияров А.Н., Джиенкулов С.А., Малыбаев С.К., Омаров К.А., Тазабеков И.И. и др.

Пластинчатые конвейеры широко применяются в различных отраслях промышленности: угольной, металлургической, химической, машиностроитель-ной и т.д. Их используют в основном для перемещения крупнокусковых, тяжелых и горячих материалов, штучных грузов, а также при транспортировании крупнокусковых грузов под большими углами к горизонту.

Анализ эксплуатации различных конвейеров на предприятиях показал, что при загрузке и транспортировании горной массы рабочие органы, а именно  пластины несущего полотна конвейеров быстро выходят из строя из-за действия на них значительных динамических нагрузок. Наиболее опасными участками являются  пункты загрузки на конвейер, так как загружаемые куски падают здесь со значительной высоты, обладают большим запасом кинетической энергии и вызывают повреждение элементов установки.

Одним из основных вопросов при создании и исследовании пластинчатых конвейеров является разработка рациональной конструкции установок, при которой достигается значительное снижение ударных нагрузок,  а, следовательно, увеличивается срок службы конвейера в целом и уменьшается металлоемкость.

Во втором разделе представлена прогнозная оценка конструкций и параметров пластинчатых конвейеров. Была разработана морфологическая классификация  пластинчатых конвейеров, применяемых в промышленности.

Был определен комплекс вероятностных формул, выражающих взаимозависимость между параметрами пластинчатых конвейеров в виде:

,                                                 (1)

где    - определяемые параметры;

  xi   - главный параметр;

  a и b  - коэффициенты уравнения регрессии;

  - вариации аппроксимирующих функций.

Выбор формы связи между параметрами при статистическом моделировании  является весьма ответственным и важным этапом. От правильности выбора аппроксимирующей функции в какой-то мере зависит – насколько полученная модель связи будет адекватна реально существующей связи между параметрами машин и будет ли она изображать эту связь с заданной степенью точности.

В результате получены уравнения регрессии (2 - 5)  для определения значений основных параметров по величине главного параметра  для различных классов конвейеров:

                                        = (0,775 ÷ 1,225) (142 + 180 B3);                              (2)

                                   = (0,7 ÷ 1,3) (42 + 1098 B3);                                      (3)

                                     = (0,762 ÷ 1,238) (830 + 942 B3);                              (4)

                                     = (0,88 ÷ 1,12) (238 + 46 B3).                                    (5)

 

Так как собранные технические характеристики охватывали рассматриваемые классы машин в довольно широком диапазоне, удалось получить общие уравнения, пригодные для расчета параметров пластинчатых конвейеров.

На рисунках 1 и 2  показана корреляционная зависимость производительности пластинчатых конвейеров от ширины полотна конвейера для различных классов конвейеров.

Рисунок 1 - Зависимость производительности от ширины полотна

 пластинчатых магистральных конвейеров

     

0

 

 

Рисунок 2 - Зависимость производительности от ширины полотна 

пластинчатых наклонных конвейеров

Автором  предложена конструкция (рисунок 3)  пластинчатого конвейера для транспортирования крупнокускового груза, позволяющая решить поставленную задачу за счет использования неприводного роликового конвейера как амортизирующей секции в узле загрузки крупнокускового груза.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении прочности полотна конвейера, надежности конвейеров, транспортирующих крупнокусковый груз. Достигается это тем, что в конвейере тяговый орган выполнен в виде резинотросовой ленты, под загрузочным участком смонтирован роликовый неприводной конвейер  для амортизации ударов породы о пластины полотна конвейера.

Конвейер для крупнокусковых грузов состоит из: 1 - грузонесущей пластины, 2 - неприводного роликового конвейера,  3 -  приводного устройства, 4 - натяжного устройства, 5 - концевого барабана, 6 и 7 - верхней и нижней направляющих, тягового органа в виде ленты 8. Пластины 1 с осями 9 и боковыми роликами 10 являются грузонесущим элементом, а лента 8 – только тяговым органом.

Конвейер работает следующим образом.

При загрузке конвейера крупнокусковым грузом грузонесущие пластины 1 подвергаются ударным нагрузкам. В данном случае под конвейер монтируют неприводной роликовый конвейер 2, предохраняющий тяговый орган 8 от больших прогибов и грузонесущие пластины 1 от деформаций. В момент удара породы о настил пластинчатого конвейера прорезиненные ролики роликового конвейера 2 играют роль  демпфирующих элементов.

Тяговое усилие от головного мотор-барабана 3 передается тяговым органом 8 на грузонесущие пластины 1, которые жестко прикреплены к тяговому органу 8 в области оси 9 опорных ходовых роликов 10. Перемещения ходовых роликов 10 производится по верхним 6 и нижним 7  направляющим.

В третьем разделе рассматривались теоретические исследования динамических нагрузок на загрузочном участке пластинчатого конвейера. Чтобы оценить влияние динамических нагрузок на пластинчатое полотно, необходимо было исследовать напряженно-деформированное состояние пластин полотна, которое может быть получено решением задачи о равновесном состоянии пластины, нагруженной соответствующими силами.

При составлении дифференциальных уравнений равновесия деформированных участков пластинчатого полотна конвейера исходили из нелинейной теории пластин, т.к. прогибы пластин сравнимы с ее толщиной.

Принимаем соответствующие допущения:

- полотно движется без поперечных смещений;

- груз не имеет перемещения относительно полотна;

- полотно деформируется как пластина.

Используя принцип Даламбера, согласно которому всякое движущееся тело можно считать находящимся в состоянии мгновенного равновесия, если к действующим на него внешним силам можно приложить силы инерции, составим уравнения равновесия выделенного элемента.

 

 

image002

image004

image006

Рисунок 3 – Конвейер для крупнокусковых грузов

 

 

 

Уравнения равновесия выделенного элемента пластины примут вид

 

 

(6)

     

 

Перемещения в срединной поверхности обозначены через u, υ,  а прогиб -  через ω. Предположим, что перемещения u, υ малы по сравнению с толщиной пластины, а прогиб ω соизмерим с ней и может быть равен или быть больше толщины пластины h. В этом случае деформации в срединной поверхности зависят не только от перемещений u, υ, но также и от прогиба ω. Влияние сдвига для тонких пластин весьма мало и им можно пренебречь.

Кривизна срединной поверхности пластины в направлениях параллельных оси х, у, то есть в плоскостях xz и yz, характеризуется величинами вторых производных .

Деформации срединной поверхности с учетом влияния конечных прогибов пластины выражаются следующими формулами:

 

                                              (7)

 

Причем  значения Nx,  Ny,  T,  Mx,  My,  Mxy  выражаются через перемещения

 

                                 (8)

                                 (9)

                                                                        (10)

                                                                       (11)

                                                                                                   (12)

                                                                                               (13)

 

Подставив уравнения (8 - 13) в уравнения (6), получим уравнения равновесия в перемещениях

 

                                    (14)

 

Так как u, υ, ω являются функциями от x, y, z, t,  то имеют место следующие соотношения:

                              (15) 

Уравнения движения пластинчатого полотна конвейера в функциях перемещений примут вид

 

(16)

 

                                                            

Теоретически решается задача по определению напряженного состояния пластины в функциях напряжений и прогибов при определенных граничных условиях. На основании этого для определения деформированного состояния пластины методом конечных элементов  использовали программу MSC.visual Nastran 4D. 

Метод конечных элементов - это математический метод решения дифференциальных уравнений, позволяющий с высокой точностью моделировать реальность, в том числе, в таких задачах как прочность и деформация конструкций и их элементов.

Если к некоторому узлу (или узлам) сетки конечных элементов (конечно-элементному аналогу) приложить внешние силы или, что одно и то же, задать им некоторые перемещения, известные, например, из измерений деформации нашей конструкции, то истинные перемещения остальных узлов будут такими, которые обеспечивают минимум полной энергии деформации.

Сущность этого метода состоит в том, что реальная (проектируемая) конструкция моделируется набором связанных друг с другом в узлах простейших элементов в виде стержней и пластин, имитирующих работу под нагрузкой конструктивных элементов реальной конструкции.  

На рисунке 4  приведен алгоритм проведения прочностных расчетов  пластины  полотна конвейера с использованием  пакета моделирования и конечно-элементного анализа MSC.visualNastran.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Рисунок 4 - Алгоритм проведения прочностных расчетов

пластины  полотна конвейера

 

Для данного программного продукта характерен широкий спектр возможностей, ориентированных на создание полноценной конечно-элементной модели и выполнения самых разнообразных видов расчетов - линейного и нелинейного прочностного анализа, исследования на устойчивость, расчета собственных  форм  и  частот  колебаний, осуществления динамического, частотного и

теплового анализа конструкции, оптимизации ее параметров.

На рисунке 5 представлена рабочая среда моделирования MSC.visual Nastran 4D, а на рисунке 6 - представлено окно  задания свойств конечно – элементной модели пластины.

 

 

 

Рисунок 5 - Рабочая среда моделирования MSC.visual Nastran 4D

 

 

 

 

Рисунок  6 - Окно задания свойств конечно – элементной модели пластины

 

Результаты расчетов представляются в виде цветовых полей распределения напряжений, деформаций и перемещений с близкими значениями, из которых делается вывод о достаточности (недостаточности) запасов прочности.

На рисунках 7 – 9  представлено распределение перемещений,  деформаций  и напряжений пластины при падении груза массой 160кг.

 

Распределение перемещений с деформированной формой 160 кг

 

 

Рисунок 7 - Распределение перемещений с деформированной формой

 

Распределение деформаций с деформированной формой 160 кг

 

Рисунок 8 - Распределение деформаций  с деформированной формой

Распределение напряжений 160 кг

 

 

Рисунок 9  - Распределение напряжений

 

Проведение экспериментов планировалось с использованием методов математической статистики на основе гипотезы о нормальности закона распределения случайных ошибок экспериментальных измерений.

Для эксперимента по определению силы удара груза о полотно основными переменными являются: масса груза, кг;  высота падения груза, м.

Диапазон варьирования массы груза 160кг - 440кг. За базовый уровень принята масса груза М = 300кг. Диапазон варьирования высоты – 0,2 - 0,9м, базовый уровень - 0,55м.

При загрузке на пластинчатый конвейер крупнокускового мате­риала его полотно испытывает значительные динамические нагрузки. Величина динамических нагрузок зависит от множества факторов. Правильное определение величины этих нагрузок имеет большое значение для расчета на прочность отдельных элементов конвейе­ра. Именно от величины этих нагрузок зависят основные парамет­ры несущего полотна и става, что в конечном итоге определяет металлоемкость, энергоемкость и стоимость конвейера.

Трудность аналитического расчета состоит в том, что теоре­тически почти невозможно оценить и учесть влияние всех факторов на величину динамических нагрузок. При экспериментальном методе исследования требуется проведение большого объема эксперимен­тов. Безусловно, проведение большого объема экспериментов в на­турных условиях практически не представляется возможным. Поэто­му основным методом экспериментальных исследований было приня­то  компьютерное моделирование, т.е. эксперименты проводились на модели кон­вейера  сохраняющей геометрическое подобие всех  элементов промышленного образца и всю сложность изучаемых про­цессов,  т.е. для того, чтобы  процессы, протекающие в модели и в натуре, были кинематически и динамически подобны.

В качестве транспортируемого материала для модели взята, как и в натурных условиях, медная руда.

Имитационные математические модели – это алгоритмические модели, отражающие развитие процесса (поведение исследуемого объекта) во времени при задании внешних воздействий на процесс (объект). Имитационное моделирование основано на прямом описании моделируемого объекта. Существенной характеристикой таких моделей является структурное подобие объекта и модели. Это значит, что каждому существенному с точки зрения решаемой задачи элементу объекта ставится в соответствие элемент модели. При построении имитационной модели описываются законы функционирования каждого элемента объекта и связи между ними.

Работа с имитационной моделью заключается в проведении имитационного эксперимента. Процесс, протекающий в модели в ходе эксперимента, подобен процессу в реальном объекте. Поэтому исследование объекта на его имитационной модели сводится к изучению характеристик процесса, протекающего в ходе эксперимента.

Отличительным качеством имитации является возможность управлять масштабом времени. Динамический процесс в имитационной модели протекает в так называемом системном времени. Системное время имитирует реальное время. При этом пересчет системного времени в модели можно выполнять двумя способами. Первый способ заключается в «движении» по времени с некоторым постоянным шагом. Второй способ заключается в «движении» по времени от события к событию, при этом считается, что в промежутках времени между событиями в модели изменений не происходит.

В данной работе представлена  методика динамического расчета  рабочего полотна конвейера и комплексная методика расчета пластинчатых конвейеров. 

Основная цель разработанной комплексной методики состоит в  изложении систематизации исследований и конструкторских решений в области пластинчатых конвейеров; прогнозировании их основных параметров и выборе перспективной конструкции на основе разработанных критериев сопоставимости; математического описания динамических процессов при загрузке крупнокускового груза; в расчете напряженно – деформированного состояния пластины пластинчатых конвейеров  путем использования современных программ расчета и моделирования.

 

      Заключение

В диссертационном исследовании содержатся новые научно-обоснованные результаты, использование которых обеспечивает решение важной прикладной задачи по повышению эффективности машин непрерывного транспорта.

В результате теоретических и экспериментальных исследований пластинчатых конвейеров можно сделать следующее выводы:

1 Анализ исследований по вопросу эксплуатации пластинчатых конвейеров показал, что одним из серьезных факторов, влияющих на повышенный износ элементов конвейера, являются динамические нагрузки на загрузочном участке конвейера.

      2 Для систематизации пластинчатых конвейеров по основным конструктивным и функциональным признакам  и установления направления развития была

разработана морфологическая классификация конвейеров.

      3 На основе патентного анализа разработана методика прогнозной оценки конструкций пластинчатых конвейеров, позволяющая установить перспективную конструкцию.

      4 Разработана методика прогнозной оценки основных параметров пластинчатых конвейеров вероятностно - статистическими методами, позволяющая определить параметры при создании новых конструкций конвейеров.

      5 С целью уменьшения динамических нагрузок на полотно конвейера в месте загрузки и повышения эффективности работы конвейерной установки предложена  новая перспективная конструкция пластинчатого конвейера.

      6 Получены дифференциальные уравнения равновесия и движения плас-тинчатого полотна  конвейера, позволяющие исследовать и определить напряженно-деформированное состояние пластины.

      7 Разработана методика динамического расчета рабочего полотна конвейера, позволяющая определить прочностные параметры пластины.

      8 Предложена комплексная методика расчета основных параметров перспективной конструкции пластинчатого конвейера, представляющая основу теории расчета машин непрерывного транспорта, позволяющая определить перспективную конструкцию машины и рассчитать ее основные параметры.

9 Проведен технико-экономический анализ перспективной конструкции пластинчатого конвейера, позволивший выявить ее преимущество по сравнению с базовой машиной за счет уменьшения металлоемкости несущего полотна, снижения затрат на электроэнергию и увеличения производительности.

 

Список работ, опубликованных по теме диссертации

 

1 Жакупов Т.Е., Тникин Б.И., Ахметова Ш.Д. Морфологический анализ пластинчатых конвейеров //Расчет, исследование и проектирование транспортирующих и грузоподъемных машин: межвузовский сборник научных трудов. – Алма-Ата,  КазПТИ, 1986. – С.63-68.

2 Джиенкулов С.А., Ахметова Ш.Д. Вероятностно-статистический расчет пластинчатых конвейеров  //Теория и технология подъемно-транспортных машин: межвузовский сборник научных трудов: – Алма-Ата,  КазПТИ, 1987. – С.29-34.

3 Ахметова Ш.Д. Деформированное состояние пластины конвейера

//Расчет и проектирование подъемно-транспортных машин: межвузовский сборник научных трудов: – Алма-Ата,  КазПТИ, 1989. – С.55-57.

4 Ахметова Ш.Д. Дифференциальные уравнения движения пластинчатого полотна конвейера //Тезисы докл. 1-го Республиканского съезда по теоретической и прикладной механике. – Алматы, 1996. – С.273.

5 Ахметова Ш.Д. Прогнозная оценка параметров и конструкций пластинчатого конвейера //Труды Международного симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения К.И.Сатпаева. – Алматы, 1999. – С.232-233.

6 Ахметова Ш.Д. Методика экспериментального определения силы удара груза о полотно конвейера //Труды Международного симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения К.И.Сатпаева. – Алматы, 1999. –С.229-231.

7 Ахметова Ш.Д. Методика проектирования пластинчатых конвейеров

//Труды Международной научно-практической конференции «КазНТУ – образованию, науке и производству Республики Казахстан». – Алматы,  1999. – С.242-244.

8 Ахметова Ш.Д. Опыт применения и эксплуатации пластинчатых конвейеров  //Труды  Первой Международной научно-практической конференции «Горное дело в Казахстане. Состояние и перспективы». – Алматы,  2000. Вып.1. – С.303 – 305.

9 Ахметова Ш.Д. Состояние и перспективы развития пластинчатых конвейеров //Научный журнал министерства образования, культуры и здравоохранения Республики Казахстан «Поиск», №4, 2003. – С.270-273.

10 Омаров К.А., Ахметова Ш.Д. Определение вероятности безотходной работы элементов конвейеров  //Научный журнал министерства образования, культуры и здравоохранения Республики Казахстан «Поиск», №4, 2003. –С.266-270.

11 Омаров К.А., Ахметова Ш.Д. Расчет и выбор тягового органа конвейера с канатным тяговым органом //Труды Международной конференции «Инженерное образование и наука в ХХ1 веке», посвященной 70-летию КазНТУ им. К.И.Сатпаева. – Алматы, 2004. – С.182-186.

12 Джиенкулов С.А., Ахметова Ш.Д. Надежность тягового органа конвейера //Труды Международной научно-технической конференции «Современные проблемы транспортной техники». – Алматы, 2006. – С.121-124.

13 Ахметова Ш.Д. Определение напряжений и прогибов пластин пластинчатого конвейера //Научный журнал министерства образования и науки Республики Казахстан «Поиск», №1, 2007. – С.298-304.

14 Ахметова Ш.Д. Исследование методов расчета машин и их элементов на ударные нагрузки  //Труды  V Международной научно-практической конференции. – Польша, Прземысл, 2009. – С.8-11.

 

 

 

 

 

 

 

ТҰЖЫРЫМ

05.05.04 – Жол, құрылыс және көтеру-тасымалдау машиналары

Ахметова Шолпан Даулетовна

Пластиналы конвейерді құру және жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесін жасау

 

2015 жылға дейінгі «Индустриальды-инновациялық даму» бағдарламасының таралу кезеңінде машина жасаушылар алдына қарқынды технологиялы өнімдерді және шикізаттарды қайта өндейтін өндірістік кешендерді құру және оларды жетілдіре түсу мәселесі қойылды.

Өнеркәсіптердің дамуы үшін жаңа жоғары өнімділікті тасымалдау құралын, жекелей алғанда конвейерлерді кеңінен енгізу қажет.

Кен өндіру кәсіпорындарында ірі кесекті кендер мен жыныстарды тасымалдауда пластиналы конвейерлердің алатын орны ерекше. Пластиналы конвейерлер: жоғарғы беріктілікті қамтиды; қисық сызықты кен ернеулерінде жұмыс істеуге қабылетті; аралық жетектерді орнатуға болады, бұл өз кезегінде тау-кен массасын кез–келген аралыққа тасымалдауға мүмкіндік береді; сонымен қатар олардың ірі кесекті түрпілі тау-кен массасын тасымалдауға мүмкіндігі бар. 

Жұмыстың мақсаты және зерттеу тапсырмалары

Жұмыстың мақсаты пластиналы конвейердің конструкциясын жетілдіру және конвейердің жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесін жасау арқылы конвейерді пайдалану тиімділігін арттыру болып табылады.

Осы мақсатқа сәйкес келесідей тапсырмаларды шешу керек:

-   пластиналы конвейердің пайдалану күйін білу;

-      пластиналы конвейердің конструкциясын жүйелендіру және морфологиялық жіктелуін жасау;

-   пластиналы конвейердің қарқынды конструкциясын айқындау;

-   динамикалық тепе-теңдіктің дифференциалдық теңдеуін шығару;

-      конвейердің жұмыстық төсемінің кернеулі-деформациялық күйінің математикалық үлгісін жасау;

-   теориялық зерттеулерге эксперименттік балама жүргізу;

-      конвейердің жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесін жасау.

Зерттеу әдістері

Зерттеу математикалық және статистикалық талдау, математикалық үлгілеу, жоспарлау теориясы қолданылған эксперименттік зерттеу элементтері кіретін кешендік әдістер арқылы жүргізілді.

Жұмыстың ғылыми жаңалығы келесілерден тұрады: ірі кесекті жүктерді тасымалдауға арналған пластиналы конвейердің жаңа конструкциясы жасалды; пластиналы конвейерлердің конструкцияларына морфологиялық жіктелу құрылды; ықтималдық-статистикалық әдіспен пластиналы конвейерлер конструкциялары мен параметрлеріне болжамдық бағалау әдістемесі жасалды; пластинаның тепе-теңдігінің есептік сұлбасы құрылып, дифференциальдық теңдеуі алынды; пластиналы конвейердің жұмыстық органының динамикасына математикалық үлгілеу орындалды; пластиналы конвейердің жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесі жасалды.

Жұмыстың тәжірибелік құндылығы

Пластиналы конвейердің конструкциялары мен параметрлеріне жасалған болжамдық бағалау әдістемесі үздіксіз тасымалдау машиналарының даму бағытын тағайындауда және қарқынды конструкциясын анықтауда қолданылуы мүмкін, ал конвейердің жұмыстық төсемін динамикалық есептеу әдістемесі келешекте жалпы есептеу теориясының дамуы үшін әдістемелік база болып қалыптасуы мүмкін.

Автордың жеке үлесі пластиналы конвейердің жаңа конструкциясын жасаудан, пластиналы конвейердің морфологиялық жіктелуін құрудан, ықтималдық – статистикалық талдау негізінде пластиналы конвейердің конструкциялары мен параметрлеріне болжамдық бағалау әдістемесін жасаудан, конвейердің жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесін жасаудан тұрады.

Диссертация тақырыбы бойынша әдебиеттерге шолу жасалған, пластиналы конвейерді пайдалану ролі мен оның жай-күйі қарастырылған, зерттеу тапсырмалары негізделген және қойылған. Динамикалық жүктемені тудыратын себептер талқыланған, оларды конвейердің жүктеу бөлігінде азайтуға бағытталған зерттеулер қарастырылған.

Пластиналы конвейерді теориялық және эксперименттік зерттеу нәтижесінде келесідей тұжырым жасауға болады:

- пластиналы конвейерді пайдалану мәселесі бойынша зерттеулерді талдасақ, онда конвейер элементінің тез тозуына әсерін тигізетін, бірден-бір қауіпті фактор конвейердің жүктеу аймағындағы динамикалық жүктемелер болып табылады.

- машинаның қарқынды даму бағытын тағайындауға мүмкіндік беретін морфологиялық жіктеу және ықтималдық-статистикалық талдау негізінде жүргізілген пластиналы конвейердің конструкциялары мен параметрлеріне болжамдық бағалау әдістемелері жасалған.

- конвейердің пластинасының тепе-теңдігінің және үздіксіздігінің диф-ференциальдық теңдеуі құрылған.

-  пластиналы конвейердің жаңа қарқынды конструкциясы жасалған, бұл өз кезегінде конвейерлік қондырғының жұмысының тиімділігін арттыруға және жүктеу аймағында конвейер төсеміндегі динамикалық жүктемені азайтуға мүмкіндік береді.

- конвейердің жұмыстық төсемінің динамикалық есептелу әдістемесі жасалып, оқу үрдісіне енгізілді.

-   теориялық қорытындылар эксперименттік зерттеулермен нақтыланған, негізгі нәтижелер республика өнеркәсібінің химия және құрылыс кәсіпорында-рына енгізілген.


THE RESUME

for dissertation work of Ahmetova Sholpan Dauletovna

« Creation of lamellar conveyor and elaboration of the method of

dynamic calculation of  the working cloth »

 

Submitted on competition of Scientific degree of the candidate of Engineering science on a specialty 05.05.04 – Road, construction and pick- and- transport machines

 

In the light of realization of "Industrial-innovative strategy» till 2015, problems  with development and creation of industrial complexes with progressive technology of extraction and raw materials processing are already given to machine engineers.

Wide introduction of new high-efficient transport equipment, in particular, conveyors is necessary for industry development.

Lamellar conveyor is taken special part in improvement of the mining enterprises, on which it is necessary to transport ore and breed. Lamellar conveyors are durable and adapted for work in curvilinear mining outputs; have possibility to transport abrasive, lumpy mountain weight; admit installation of intermediate drives that allows transporting mountain weight practically on any distance without transshipment.

Work objects and research tasks

The work object is to increase the effectiveness of the lamellar conveyor by improving conveyor construction and working on conveyor cloth dynamic calculation techniques.

According to this purpose it was necessary to solve following problems:

- to study the lamellar conveyors operation conditions;

- to systematize the lamellar conveyors constructions and to develop morphological classification;

- to reveal a perspective lamellar conveyor construction;

- to derive a differential equitation of dynamic equilibrium;

- to elaborate  the mathematical model of the conveyor working cloth  intense-deformed condition;

- to conduct experimental approbation of the theoretical researches;

- to elaborate conveyor cloth dynamic calculation techniques.

Research methods.

Research was conducted on the base of the complex method including elements of the mathematical analysis, statistics and modeling, experimental research with using the theory of planning.

Work scientific newness is formed by:

- new lamellar conveyor construction developed for transporting lumpy goods;

- morphological classification of lamellar conveyor constructions;

- the technique of  forecasted estimation of parameters and lamellar conveyor constructions developed by likelihood-statistical methods;

- settlement schemes and the differential equations of equilibrium of a plate;

- mathematical modeling of the lamellar conveyor working cloth dynamics;

- the elaboration the lamellar conveyor working cloth dynamic calculation techniques.

Practical value of the work

The developed technique of  forecasted estimation of parameters and lamellar conveyor constructions can be used to determine the direction of the transport facilities improvement and perspective construction defining; the elaboration of the lamellar conveyor working cloth dynamic calculation techniques can form methodical base for the further perfection of a general theory of calculation.

The personal contribution of the author consists in the creating  of a new lamellar conveyor construction, in drawing up the lamellar conveyors morphological classification, in elaborating the  technique of forecasted estimation of parameters and lamellar conveyor constructions developed by likelihood-statistical analysis, in improving the lamellar conveyor working cloth dynamic calculation techniques.

In dissertational work the urgency of a theme is well founded, the purposes are formulated, scientific newness is indicated, research problems are defined, the substantive provisions and new results, received in work, are stated.

The literature review on a dissertation theme is presented, the role and the lamellar conveyor operation conditions are studied, tasks in view of research are also set and well founded. The reasons causing dynamic efforts are analyzed; research on their reduction by a loading plot of the conveyor is studied.

As a result of theoretical and experimental research of lamellar conveyors it is possible to draw the following conclusions:

- the analysis of the lamellar conveyor operation research has shown that one of the serious factors, influencing on the increased deterioration of the conveyor elements, is dynamic loads on a loading plot of the conveyor.

- the lamellar conveyors morphological classification, a technique of a look-ahead estimation of key parameters and lamellar conveyor construction on a base of likelihood – the statistic analysis, allowing to establish a perspective direction of a transport improvement, are developed

- the differential equations of equilibrium and indissolubility of a plate of the conveyor are worked out.

- the new perspective construction of the lamellar conveyor, allowing to increase an overall performance of conveyor installation and to reduce dynamic loads by a conveyor cloth in a loading place, is developed.

- the lamellar conveyor working cloth dynamic calculation technique which is implemented into educational process is developed.

- theoretical conclusions are confirmed by experimental research, the basic results are implemented at the chemical and building enterprises of republic industry.