Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii, Politechnika Wrocławska, Wrocław; KGHM CUPRUM Sp. z o.o. Centrum Badawczo-Rozwojowe, Wrocław **

Transkrypt

1 Górnictwo i Goinżyniria Rok 35 Zszyt 3/ Monika Hardygóra*, Hnryk Komandr**, Mirosław Bajda** ENERGOOSZCZĘDNE TAŚMY PRZENOŚNIKOWE DLA KOPALŃ WĘGLA BRUNATNEGO 1. Wprowadzni Prznośniki taśmow są podstawowymi urządzniami transportowymi w krajowym górnictwi rud midzi i węgla brunatngo, wzrasta ich udział takż w kopalniach węgla kaminngo i surowców skalnych. Z analiz prowadzonych w zakładach górniczych wynika, ż udział kosztów transportu prznośnikowgo wynosi około 12 15% ogólnych kosztów ksploatacji. Są to przd wszystkim koszty zużycia nrgii lktrycznj i koszty ksploatacji lmntów prznośników w szczgólności taśm i krążników. Aktualni uwaga projktantów i użytkowników systmów transportu taśmowgo skupia się na rozwiązaniach nrgooszczędnych. Największych oszczędności w zużyciu nrgii można oczkiwać w racjonalnym doborz taśmy prznośnikowj i krążników, a w niktórych przypadkach w nikonwncjonalnych rozwiązaniach trasy, napędów, urządzń napinających i przsypowych [9, 11]. W polskich kopalniach węgla brunatngo ksploatowanych jst ponad 500 km taśm prznośnikowych. Stosuj się przd wszystkim taśmy z linkami stalowymi, poniważ ich zastosowani umożliwia budowę długich prznośników o dużych wydajnościach. Napędy takich prznośników zużywają znaczn ilości nrgii lktrycznj. Z uwagi na fakt, ż udział oporów tocznia taśmy po krążnikach w długich prznośnikach stanowi ponad 60% oporów ruchu prznośnika, dlatgo oszczędności wynikając z zastosowania taśm o mnijszych oporach tocznia moż istotni zmnijszyć koszty transportu urobku. 2. Opory ruchu prznośnika Dcydując znaczni dla poboru nrgii lktrycznj przz napędy prznośników mają opory główn W G, któr związan są z przmiszczanim się taśmy prznośnikowj po * Wydział Goinżynirii, Górnictwa i Gologii, Politchnika Wrocławska, Wrocław; KGHM CUPRUM Sp. z o.o. Cntrum Badawczo-Rozwojow, Wrocław ** Wydział Goinżynirii, Górnictwa i Gologii, Politchnika Wrocławska, Wrocław 113

2 zstawach krążnikowych i występują na całj trasi prznośnika. Opory t zapisujmy równanim (1): W G = W k + W + W b + W f + W s (1) Opory główn można podzilić na dwi grupy: 1) Opory zalżn od właściwości taśmy: opory tocznia taśmy po krążnikach W, opory przginania taśmy W b ; 2) Opory nizalżn od właściwości taśmy: opory obracania krążników W k, opory falowania urobku W f, opory tarcia taśmy o krążnik W r. Udział poszczgólnych składowych w całkowitym bilansi oporów głównych prznośnika przdstawiono na rysunku 1 [4]. Rys. 1. Udział składowych oporów głównych wzdłuż cięgna górngo prznośnika nadkładowgo Z analizy zjawiska przmiszczania się taśmy po zstawach krążnikowych wynika, ż istotny wpływ na opory tocznia taśmy po krążnikach i jj przginania mają właściwości taśmy prznośnikowj, któr wpływają w około 60% na opory główn prznośnika. Przważająca część tych oporów (80%) stanowią opory tocznia taśmy po krążnikach W. 3. Opory tocznia taśmy po krążnikach Przy toczniu lpko-sprężystj taśmy po zstawach krążnikowych przmiani (rozproszniu) ulga okrślona część nrgii. Przyrost siły w taśmi nizbędny do pokonania strat 114

3 nrgii na pojdynczym zstawi krążnikowym dfiniowany jst jako opór tocznia taśmy lub opór wgniatania krążnika w taśmę. W ujęciu modlowym jst to opór jaki towarzyszy toczniu sztywngo walca (krążnika) po odkształcalnym podłożu (taśmi). Opór tocznia taśmy po krążnikach można obliczyć z zalżności (2) [5]: W = 0, 463 ψ 3 R 4 i 2 K ki λ D l c (2) gdzi: W opór tocznia (wgniatania taśmy w krążnik), N, ψ współczynnik tłuminia, %, R i wypadkowa siła normalna na krążniku, N, l ki długość strfy kontaktu taśmy z krążnikim, m, l bzwymiarowy współczynnik gomtrii zgięcia taśmy na zstawi krążnikowym, c zastępcza jdnostkowa sztywność poprzczna taśmy, N/m 3, i indks okrślający krążnik. Wprowadzając stałą K, którj wilkość ni zalży od właściwości taśmy, zalżność (2) przybirz postać: W ψ = K (3) 3 E gdzi: K współczynnik ni zalżny od właściwości gumy a zalżny od obciążnia, gomtrii zgięcia taśmy na krążniku, śrdnicy krążnika, grubości okładki, E moduł sprężystości, N/m 2. Ułamk występujący w równaniu (3) jst wskaźnikim właściwości dynamicznych gumy przy ściskaniu D gumy, który charaktryzuj nrgooszczędność gumy: D ψ gumy = (4) 3 E W badaniach laboratoryjnych poszukuj się takich gum, których współczynnik D gumy przyjmuj wartości najmnijsz. Właściwości sprężyst oraz tłumini taśmy zalżą takż od konstrukcji taśmy. Tak więc, opory tocznia taśmy po krążnikach można ograniczyć przz optymalni dobraną okładkę biżną taśmy i jj konstrukcję. Laboratorium Transportu Taśmowgo Instytutu Górnictwa 115

4 Politchniki Wrocławskij od kilku lat prowadzi prac nad taśmą nrgooszczędną [1 3, 8]. Opracowano własn mtody badań i zbudowano now stanowiska badawcz. Głównym clm tych badań jst dobrani na okładkę biżną taśmy takij gumy, która będzi charaktryzowała się najmnijszymi wartościami wskaźnika właściwości dynamicznych gumy D gumy w całym zakrsi tmpratur pracy prznośnika, przy założniu, ż jj wytrzymałość, wydłużalność, odporność na ścirani i twardość ni ulgną pogorszniu [7]. Na rysunku 2 przdstawiono przykładowo wyniki badań zalżności współczynnika D gumy od tmpratury dla cztrch rodzajów gumy. Badania miszank kauczukowych polgają na idntyfikacji współczynnika tłuminia oraz modułu sprężystości przy cyklicznym ściskaniu. Badania wykonuj się na spcjalnym stanowisku badawczym w komorz klimatycznj [1]. Tn tap badań pozwala wskazać miszanki kauczukow na okładki biżn o niskim współczynniku tłuminia i wysokim modul. Rys. 2. Współczynnik właściwości dynamicznych w zalżności od tmpratury gumy Z badań wykonanych w przdzial tmpratur od 20 C do +40 C wynika, ż wraz z spadkim tmpratury wzrasta moduł sprężystości gumy, al jdnoczśni istotni wzrasta współczynnik tłuminia. Poniważ współczynnik D gumy liniowo zalży od współczynnika tłuminia i wykładniczo (z wykładnikim 1/3) malj z wzrostm modułu sprężystości taśmy, to w fkci wraz z spadkim tmpratury wyraźni wzrasta opór tocznia taśmy. 4. Konstrukcja taśmy prznośnikowj Badania dynamiczn pozwoliły wytypować miszanki kauczukow na okładki biżn próbnych odcinków taśm z linkami stalowymi, któr poddano dalszym badaniom w clu wy- 116

5 znacznia oporu tocznia taśmy po krążnikach [1, 6]. Opór tocznia taśmy po krążnikach oznaczano na spcjalnym stanowisku badawczym, któr zaprzntowano na rysunku 3. Rys. 3. Stanowisko pomiarow do badania oporów tocznia Pomiary polgały na rjstrowaniu czasu przjazdu zstawu krążników po okrślonym odcinku taśmy prznośnikowj. Badania wykonywano przy jdnostkowym nacisku wywiranym przz krążniki na taśmę wyliczonym na podstawi śrdnioroczngo obciążnia prznośników taśmowych pracujących w kopalniach węgla brunatngo w Polsc [10]. Pomiary wykonywano w zakrsi tmpratur od 10 C do +20 C. Czas przjazdu wózka po taśmi mirzono za pomocą pomocy trzch sond fotomtrycznych. Na podstawi uzyskanych wyników pomiaru obliczano jdnostkowy opór tocznia W z zalżności (3): Ir N W = m+ 2 a W, 2 k Wp r m (3) gdzi: Wp = m g sinβ (4) W k suma dynamiczngo oporu obracania dwóch krążników, N; W p opór podnosznia wózka, N; m masa wózka, kg; a opóźnini, m/s 2 ; I r momnt bzwładności krążnika, kg m 2 ; r promiń krążnika, m; g przyspiszni zimski, m/s 2 ; β kąt nachylnia pomiarowj części równi; b szrokość taśmy, m. 117

6 Na rysunku 4 pokazano zmirzon opory tocznia taśm typu ST 3150 oraz ST Porównywan taśmy miały okładki biżn wykonan z miszank gumowych zwykłych i nrgooszczędnych (EO). Największ opory tocznia uzyskała taśma ST Na rysunku 5 umiszczono wykrsy jdnostkowgo oporu tocznia cztrch taśm w następującym wykonaniu: 1 standardowa, 2 z okładką biżną nrgooszczędną, 3 z okładką biżną nrgooszczędną z brkrm P1, 4 z okładką biżną nrgooszczędną z brkrm P2. Rys. 4. Porównani jdnostkowych oporów tocznia taśm standardowych typu ST 3150 oraz ST 4500 z taśmami z zmodrnizowaną okładką biżną Rys. 5. Jdnostkow opory tocznia taśmy po krążnikach w zalżności od konstrukcji, przy tych samych okładkach biżnych 118

7 Najmnijsz opory tocznia uzyskano dla taśmy ST 3150 z brkrm P1. Jżli wyżj opisaną taśmę wzmocni się takż brkrm w okładc nośnj, wtdy dodatkowo uzyska się wzrost odporności taśmy na uszkodznia ksploatacyjn typu przbić i przcięć. Na rysunku 6 umiszczono modl takij taśmy. Rys. 6. Przykład taśmy z linkami stalowymi o zmodrnizowanj konstrukcji 5. Podsumowani W sumarycznych oporach ruchu dla długich, poziomych prznośników opory tocznia taśmy po krążnikach mają największy udział. Opory t zalżą przd wszystkim od właściwości taśm prznośnikowych a w szczgólności właściwości okładki biżnj. Modyfikując konstrukcję taśmy prznośnikowj można uzyskać obniżni oporów tocznia i tym samym zmnijszyć zużyci nrgii lktrycznj przz napędy prznośnika. Można to uzyskać przz zastosowani okładk biżnych charaktryzujących się niskim współczynnikim tłuminia i wysokim modułm przy ściskaniu. Dodatkowy fkt daj zastosowani brkra w okładc biżnj. Jżli zastosuj się takż brkr w okładc nośnj, wtdy taśma uzyskuj takż większą odporność na uszkodznia ksploatacyjn. LITERATURA [1] Bajda M.: Wpływ okładki gumowj na opory tocznia taśmy prznośnikowj po krążnikach. Praca doktorska, Wrocław, 2009 (nipublikowana) [2] Bajda M., Hardygóra M.: Dtrmination of th convyor blt's rsistanc to rolling on idlrs, Procdings of th Sixtnth Intrnational Symposium on Min Planning and Equipmnt Slction, MPES 2007 Bangkok, Thailand, Dcmbr 2007 [3] Bajda M., Hardygóra M.: Effct of tmpratur on th proprtis of a convyor blt covr, Procdings of th Fiftnth Intrnational Symposium on Min Planning and Equipmnt Slction, MPES 2006 Torino, Italy, Sptmbr 2006 [4] Gładysiwicz L.: Mtody wyznaczania oporów głównych prznośnika taśmowgo z szczgólnym uwzględninim własności taśmy. Prac Naukow CPBP Wyd. Politchniki Warszawskij, Warszawa 1990 [5] Gładysiwicz L.: Prznośniki taśmow, toria i oblicznia. Oficyna Wyd. Politchniki Wrocławskij, Wrocław

8 [6] Hardygóra M., Komandr H., Bajda M.: Taśma prznośnikowa jako istotny lmnt obniżający koszty ksploatacji transportu prznośnikowgo, V Szkoła Mchanizacji i Automatyzacji Górnictwa, Ustroń marzc 2010 [7] Hardygóra M. i in.: Taśmy prznośnikow. Wydawnictwo Naukowo Tchniczn, Warszawa 1999 [8] Hardygóra M., Bajda M., Gładysiwicz L.: Wpływ paramtrów miszank gumowych na nrgochłonność transportu prznośnikowgo. Transport Przmysłowy 2007 nr 3 [9] Hintz A.: Einfluss ds Gurtaufbas auf dm Enrgivrbrauch von Gurtfordranlagn. Dissrtation Univrsität Hannovr 1993 [10] Kasztlwicz Z.: Węgil brunatny, optymalna ofrta nrgtyczna dla Polski, Wrocław 2007 [11] Kawalc W.: Prznośniki taśmow dalkigo zasięgu. Transport Przmysłowy 1/