Розробка методики комп'ютерного моделювання напруженого стану обичайки приводного барабана стрічкового конвеєра з метою оптимізації його конструктивних параметрів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229213

Ключові слова:

конвеєрна стрічка, довговічність, приводний барабан, напруження, деформація, метод кінцевих елементів, футеровка

Анотація

У статті розглядається метод комп'ютерного моделювання напружено-деформованого стану обичайки приводного барабана в інтегрованому середовищі NASTRAN. У зв'язку зі складністю визначення напружень і деформацій в секціях барабана аналітичним методом пропонується вирішити цю важливу задачу чисельним методом кінцевих елементів. На попередньому етапі комп'ютерного моделювання була розроблена механічна розрахункова схема, що включає змінний тиск, що змінюється в залежності від кута повороту барабана, детерміновані співвідношення, що описують змінні коефіцієнти зусиль, засновані на співвідношенні Ейлера. Також пропонується враховувати тиск від змінної сили тертя, яка залежить від змінного коефіцієнта зчеплення стрічки з барабаном.

В результаті комп'ютерного розрахунку були визначені еквівалентні напруження по Мізесу 65 МПа, коефіцієнт запасу міцності 4,2 і компоненти дотичних напружень з використанням маркера тензора напружень, напруження зсуву досягло рівня τ=16 МПа для тканинної стрічки і τ=3,14 МПа для гумової стрічки. За результатами розрахунку побудована залежність дотичних напружень від кута повороту барабана. Побудована діаграма зміни складової дотичних напружень по формуючій обичайці барабана.

Аналіз напружено-деформованого стану дозволив визначити коефіцієнт запасу міцності обичайки барабана. На основі аналізу еквівалентних напружень пропонується додатково розрахувати довговічність барабана методом тривалої втоми. Комп'ютерний розрахунок зсувних напружень в компоненті дозволяє вибрати раціональні параметри футеровки виходячи з таких показників, як міцність на відрив і розрив, а також визначити кут 61° плиткової футеровки, необхідний для підвищення надійності і тягового зусилля при протягуванні трубопроводу

Біографії авторів

Olzhas Jassinbekov, Satbayev University

PhD

Department of Industrial Engineering

Madina Isametova, Satbayev University

PhD, Associate Professor

Department of Industrial Engineering

Gabit Kaldan, Satbayev University

Postgraduate Student

Department of Industrial Engineering

Посилання

  1. Mihailidis, A., Bouras, E., Athanasopoulos, E. (2015). FEM analysis of a belt conveyor driving drum. 6th BETA CAE International Conference. Available at: https://www.researchgate.net/publication/283500471
  2. Solovykh, D. Ya. (2014). Modelirovanie na EVM napryazhennogo sostoyaniya privodnogo barabana lentochnogo konveyera dlya otsenki dolgovechnosti svarnykh shvov [Computer-aided modeling of stress state of belt driving drum to estimate endurance of joint welds]. Moscow: Gornaya kniga, 12. Available at: https://www.litres.ru/d-solovyh/modelirovanie-na-evm-napryazhennogo-sostoyaniya-privodnogo-barabana-lentochnogo-konveyera-dlya-ocenki-dolgovechnosti-svarnyh-shvov-25285151/
  3. Ananth, K. N. S., Rakesh, V. (2013). Design and Selecting the Proper Conveyor-Belt. International Journal of Advanced Engineering Technology, 4 (2). Available at: https://www.technicaljournalsonline.com/ijeat/VOL%20IV/IJAET%20VOL%20IV%20ISSUE%20II%20APRIL%20JUNE%202013/Vol%20IV%20Issue%20II%20Article%2012.pdf
  4. Dmitriev, V. G., Asaenko, V. V. (2011). Harakter nagruzheniya obechayki privodnogo barabana lentochnogo konveyera pri peremennom koeffitsiente stsepleniya lenty s ego poverhnost'yu. Gorniy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (GIAB), 2, 375–378.
  5. Conveyor Belt Basic Rules and Procedures for Tracking and Training (2006). Besser Service Bulletin.
  6. Conveyor Handbook (2009). Fenner Dunlop. Available at: http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/dangnh/file/5_Fenner%20Dunlop_%202009_%20Conveyor%20Handbook.pdf
  7. Rulmeca. Technical Information (2009). Project and Design Criteria for Belt conveyors.
  8. Lodewijks, G., Nuttall, A. J. G. (2007). Dynamics of decentralized driven belt conveyors. 9th International Conference on Bulk Materials Storage, Handling and Transportation, ICBMH 2007.
  9. Solovyh, D. Ya. (2014). Matematicheskaya model' formirovaniya davleniy na privodnom barabane lentochnogo konveyera s uchetom izmenyayuschegosya koeffitsienta stsepleniya. Gorniy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (GIAB), spetsvypusk, 12.
  10. Fedorko, G., Beluško, M., Hegedűš, M. (2015). FEA Utilization for Study of the Conveyor Belts Properties in the Context of Internal Logistics Systems. Czech Republic. Available at: http://konsys2.tanger.cz/files/proceedings/24/papers/4619.pdf
  11. Michalik, P., Zajac, J. (2012). Using of computer integrated system for static tests of pipe conveyer belts. Proceedings of the 13th International Carpathian Control Conference (ICCC). doi: https://doi.org/10.1109/carpathiancc.2012.6228691
  12. Affolter, C., Piskoty, G., Koller, R., Zgraggen, M., Rütti, T. F. (2007). Fatigue in the shell of a conveyor drum. Engineering Failure Analysis, 14 (6), 1038–1052. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2006.11.071
  13. Gulak, M. L. (1998). Issledovanie napryajennogo sostoyaniya i optimizaciya konstruktivnih parametrov barabanov lentochnih konveierov gornih predpriyatii. Moscow, 148. Available at: https://www.dissercat.com/content/issledovanie-napryazhennogo-sostoyaniya-i-optimizatsiya-konstruktivnykh-parametrov-barabanov
  14. Solovih, D. Y. (2018). Razrabotka metoda rascheta ustalostnoi dolgovechnosti privodnih barabanov lentochnih konveierov dlya gornoi promishlennosti. Moscow, 125. Available at: https://misis.ru/files/9582/Solovyh_dis.pdf
  15. Zhilkin, V. A. (2013). Azbuka injenernih raschetov v MSC Patran-Nastran-Marc. Sankt-Peterburg: Prospekt Nauki, 576. Available at: http://www.iprbookshop.ru/35886.html
  16. Kim, J. K., Shim, H. J., Kim, C. S. (2006). Durability Analysis of the Pulley in the Power Steering System Considering the Variation of the Fatigue Strength. Key Engineering Materials, 306-308, 429–434. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.306-308.429
  17. Povetkin, V. V., Isametova, М. Е., Isayeva, I. N., Bukayeva, A. Z. (2018). Dynamic modeling of ball mill drive with regard to damping properties of its elements. Mining Informational and Analytical Bulletin, 5, 184–192. doi: https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-5-0-184-192
  18. Fatemi, A. (2004). Fatigue behavior and life predictions of notched specimens made of QT and forged microalloyed steels. International Journal of Fatigue, 26 (6), 663–672. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2003.10.005
  19. Ragan, P., Manuel, L. (2007). Comparing Estimates of Wind Turbine Fatigue Loads Using Time-Domain and Spectral Methods. Wind Engineering, 31 (2), 83–99. doi: https://doi.org/10.1260/030952407781494494
  20. Solovih, D. Ya. (2014). Matematicheskaya model' formirovaniya davleniy na privodnom barabane lentochnogo konveyera s uchetom izmenyayuschegosya koeffitsienta stsepleniya. Moscow, 7. Available at: https://globalf5.com/Knigi/Nauka-Obrazovanie/Inzhnnerno-tehnicheskie-nauki/prikladnaya-geologiya-i/Gornoe-delo/Matematicheskaya-model-formirovaniya_176123
  21. Zenkov, R. L., Ivashkov, I. I., Kolobov, L. N. (1987). Mashini neprerivnogo transporta. Moscow: Mashinostroenie, 432. Available at: https://www.studmed.ru/zenkov-rl-ivashkov-ii-kolobov-ln-mashiny-nepreryvnogo-transporta_2ff26c75477.html
  22. Ushakov, Ye. N., Kostrykin, A. P., Shaidulin, K. V., Merzliakov, P. Ye. (2011). Methods of belt conveyor drive drum rubber lining laboratory tests conducting. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugol'noy promyshlennosti. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-provedeniya-laboratornyh-ispytaniy-rezinovoy-futerovki-privodnyh-barabanov-lentochnyh-konveyerov
  23. Affolter, C., Piskoty, G., Koller, R., Zgraggen, M., Rütti, T. F. (2007). Fatigue in the shell of a conveyor drum. Engineering Failure Analysis, 14 (6), 1038–1052. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2006.11.071

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Jassinbekov, O., Isametova, M., & Kaldan, G. (2021). Розробка методики комп’ютерного моделювання напруженого стану обичайки приводного барабана стрічкового конвеєра з метою оптимізації його конструктивних параметрів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (110), 31–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229213

Номер

Том 2 № 7 (110) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Olzhas Jassinbekov, Madina Isametova, Gabit Kaldan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.