Екатерина Юрьевна Зиборова – инженер-конструктор
г. Фрязино
Ekaterina Yu. Ziborova – Design Engineer
Fryazino
Виктория Умедовна Мнацаканян – доктор технических наук, профессор
Scopus ID 6603501339
г. Москва
Victoria U. Mnatsakanyan – Dr. Sci. (Eng.), Professor
Scopus ID 6603501339
Moscow
Belt conveyors are widely used in mining industry in open-pit and underground mining for moving bulkload in horizontal and inclined directions to the sites of processing. In order to create the best conditions of frictional contact between a belt and a drum, various methods of drive drum lining are used. The main lining material is rubber of different grades, providing proper coefficient of friction of a belt with a drum (within the range of 0.6–0.62). A drive drum lining material must have high wear resistance, thermal resistance, mechanical strength, ability not to accumulate electric charges on the surface and not to generate dangerous concentrations of toxic components (for example, chlorine gases, carbon monoxide) when heated. The use of ceramic lining opens up great opportunities for increasing lining durability and useful life of high capacity heavy-duty conveyors. The paper presents the results of the study of stress-strain state of belt conveyor drive drum ceramic lining plates. We used Solid Work Simulation environment in the study on the basis of the accepted analytical model of plate-belt contact for drive drum with diameter D = 1250 mm, belt width L = 1000 mm, and the belt entering branch tension value Se = 25400 daN with regard to the value, direction, and nature of the acting loads. On the basis of stress-strain analysis of alumina ceramics lining plates, the favorable geometrical parameters of the plate cleats (projections) and the required properties of lining material ensuring the proper load-carrying capacity at the contact with the belt rubber facing were found. It was established that a plate cleat diameter for heavy duty conditions should be not less than 4.5 mm and its end round R should be within the limits of 0.5–0.6 mm, and, in the base, 0.3–0.4 mm at a cleat height of 1.0–1.4 mm in order to prevent stress concentration in hazardous sections. It was also established that alumina ceramics bending strength must be no less than 350 MPa for effective functioning of rubber-ceramic lining. Simulation of a plate stress-strain state on exposure to alternating loads made it possible to identify characteristic areas with maximum stress concentration, which were foci of crack nucleation. Thus, it became possible to predict lining useful life.
Ленточные конвейеры широко применяются в горной промышленности при открытой и подземной добыче полезных ископаемых для перемещения насыпных грузов в горизонтальном и наклонном направлениях до мест их переработки. Для создания наилучших условий фрикционного контакта ленты с барабаном применяют различные способы футеровки приводных барабанов. Основными футеровочными материалами служат резины различных марок, обеспечивающие должный коэффициент сцепления барабана с лентой, величина которого находится в пределах 0,6–0,62. Материал футеровки приводных барабанов должен иметь высокую износостойкость, термостойкость, механическую прочность, способность не накапливать на поверхности электрических зарядов и при нагреве не образовывать опасных концентраций ядовитых токсических составляющих, например, хлорные газы, окись углерода. Широкие возможности в направлении повышения долговечности футеровок и повышения ресурса тяжелонагруженных конвейеров большой мощности открывает применение керамических футеровок. В статье представлены результаты исследования напряженно-деформированного состояния керамических футеровочных пластин приводного барабана ленточного конвейера. Исследование проводилось с использованием среды Solid Work Simulation на основе принятой расчетной схемы контакта пластины с лентой для приводного барабана диаметром D = 1250 мм с шириной ленты L = 1000 мм и величиной натяжения набегающей ветви ленты Sнб = 25400 даН с учетом величины, направления и характера действующих нагрузок. На основе анализа напряженно-деформированного состояния футеровочных пластин из алюмооксидной керамики выявлены благоприятные геометрические параметры выступов и требуемые свойства футеровочного материала, обеспечивающие им должную несущую способность при контакте с резиновой обкладкой ленты. Установлено, что диаметр выступов пластин для тяжелых условий эксплуатации должен составлять не менее 4,5 мм, при этом радиус скругления торцевой кромки R желательно выдерживать в пределах 0,5…0,6 мм, у основания – 0,3…0,4 мм при высоте выступа 1,0…1,4 мм, что предотвращает появление концентрации напряжений в опасных сечениях. Установлено, что для эффективной эксплуатации резинокерамических футеровок предел прочности при изгибе алюмооксидной керамики должен быть не менее 350 МПа. Симуляция напряженно-деформированного состояния пластины при воздействии на нее знакопеременных нагрузок позволила выявить характерные участки с максимальной концентрацией напряжений, являющиеся очагами зарождения трещин. Таким образом, появилась возможность прогнозировать ресурс футеровки.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.