Використання асимптотичного наближення моделі Максвел елемент для аналізу напруг у конвеєрній стрічці
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247526Ключові слова:
в'язко-пружний процес, Maxwell element, Hooke element, транспортний конвеєр, динамічний модуль пружності, конвеєрна стрічкаАнотація
Розглянуто особливості поширення динамічної напруги в конвеєрній стрічці, властивості матеріалу якої відповідають моделі Maxwell element. Представлено аналітичні вирази для розрахунку динамічного модуля пружності, модуля втрат та кута механічних втрат залежно від частоти поздовжніх коливань у стрічці протяжного транспортного конвеєра. Для аналізу процесу поширення динамічних напруг запроваджено безрозмірні параметри, що характеризують специфічні особливості перебігу в'язко-пружного процесу в конвеєрній стрічці, властивості матеріалу якої відповідають моделі Maxwell element. Виконано перехід до безрозмірної моделі Maxwell element та здійснено аналіз взаємозв'язків між напругою та деформацією елемента конвеєрної стрічки для гранично великих та малих значень безрозмірних параметрів. Дано обґрунтування сфери застосування моделі Maxwell element. Показано, що при досить високих частотах поздовжніх коливань напруги в конвеєрній стрічці, при яких період коливань набагато менше характерного часу згасання коливань, взаємозв'язок між напругою та деформацією конвеєрного елемента стрічки відповідає закону Гука. Проведено якісний аналіз тривалості часу релаксації матеріалу конвеєрної стрічки, властивості якого відповідають моделі Maxwell element. Досліджено режим функціонування конвеєра із постійною швидкістю деформації елемента стрічки; режим, при якому до елемента стрічки раптово прикладена постійна за величиною навантаження; режим функціонування конвеєра з миттєво доданим навантаженням до елемента стрічки. Визначено, що у випадках, коли характерний час процесу значно перевищує час релаксації напруги в конвеєрній стрічці або період поздовжніх коливань багато менше часу релаксації напруги в конвеєрній стрічці, модель Maxwell element може бути замінена з достатнім ступенем точності моделлю Hooke element
Посилання
- Zeng, F., Yan, C., Wu, Q., Wang, T. (2020). Dynamic Behaviour of a Conveyor Belt Considering Non-Uniform Bulk Material Distribution for Speed Control. Applied Sciences, 10 (13), 4436. doi: https://doi.org/10.3390/app10134436
- Yao, Y., Zhang, B. (2020). Influence of the elastic modulus of a conveyor belt on the power allocation of multi-drive conveyors. PLOS ONE, 15 (7), e0235768. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0235768
- Woźniak, D. (2020). Laboratory tests of indentation rolling resistance of conveyor belts. Measurement, 150, 107065. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107065
- Blazej, R., Jurdziak, L., Kirjanow-Blazej, A., Kozlowski, T. (2021). Identification of damage development in the core of steel cord belts with the diagnostic system. Scientific Reports, 11 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-91538-z
- Sakharwade, S. G., Nagpal, S. (2019). Analysis of Transient Belt Stretch for Horizontal and Inclined Belt Conveyor System. International Journal of Mathematical, Engineering and Management Sciences, 4 (5), 1169–1179. doi: https://doi.org/10.33889/ijmems.2019.4.5-092
- Manjgo, M., Piric, E., Vuherer, T., Burzic, M. (2018). Determination of mechanical properties of composite materials-the rubber conveyor belt with cartridges made of polyester and polyamide. ANNALS of Faculty Engineering Hunedoara – International Journal of Engineering, 16 (1), 141–144. Available at: http://annals.fih.upt.ro/pdf-full/2018/ANNALS-2018-1-22.pdf
- Ferry, J. (1980). Viscoelastic Properties of Polymers. Wiley, 672.
- Pihnastyi, O. M. (2019). Control of the belt speed at unbalanced loading of the conveyor. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 122–129. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-6/18
- Yang, G. (2014). Dynamics analysis and modeling of rubber belt in large mine belt conveyors. Sensors & Transducers, 181 (10), 210–218. Available at: https://www.sensorsportal.com/HTML/DIGEST/P_2492.htm
- Nordell, L., Ciozda, Z. (1984). Transient belt stresses during starting and stopping: elastic response simulated by finite element methods. Bulk Solids Handling, 4 (1), 93–98. Available at: http://www.ckit.co.za/secure/conveyor/papers/troughed/transient/transient-belt-stresses.htm
- Kulinowski, P. (2014). Simulation method of designing and selecting tensioning systems for mining belt conveyors. Archives of Mining Sciences, 59 (1), 123–138. doi: https://doi.org/10.2478/amsc-2014-0009
- Pihnastyi, O., Khodusov, V. (2020). Hydrodynamic model of transport system. East European Journal of Physics, 1, 121–136. doi: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2020-1-11
- Lu, Y., Lin, F.-Y., Wang, Y.-C. (2015). Investigation on Influence of Speed on Rolling Resistance of Belt Conveyor Based on Viscoelastic Properties. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 45 (3), 53–68. doi: https://doi.org/10.1515/jtam-2015-0017
- Rudolphi, T. J., Reicks, A. V. (2006). Viscoelastic Indentation and Resistance to Motion of Conveyor Belts Using a Generalized Maxwell Model of the Backing Material. Rubber Chemistry and Technology, 79 (2), 307–319. doi: https://doi.org/10.5254/1.3547939
- Pihnastyi, O. M., Cherniavska, S. M. (2021). Analysis of stress in the conveyor belt (Maxwell–element model). Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 4, 74–81. doi: https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-4/074
- He, D., Pang, Y., Lodewijks, G. (2016). Determination of Acceleration for Belt Conveyor Speed Control in Transient Operation. International Journal of Engineering and Technology, 8 (3), 206–211. doi: https://doi.org/10.7763/ijet.2016.v8.886
- Pascual, R. Meruane, V., Barrientos, G. (2005). Analysis of transient loads on cable-reinforced conveyor belts with damping consideration. XXVI Iberian Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering, CIL0620, 1–15. Available at: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.494.34&rep=rep1&type=pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Oleh Pihnastyi, Svіtlana Chernіavska
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.
