Разработка и внедрение новой конструкции амортизирующего устройства ленточного конвейера на ОАО «Кольская ГМК»

Министерство  образования и науки РФ

Санкт-Петербургский  государственный  Горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра КГМиТМ

Реферат

По дисциплине: Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин

Тема: Разработка и внедрение новой конструкции амортизирующего устройства ленточного конвейера  на ОАО «Кольская ГМК»

Выполнил: студент    гр. ММ-07                   _____________               / Кузьмин А.О./

                                                                                                                    ^{(подпись)                                                       Ф.И.О.)}  

ОЦЕНКА:

Дата:           

ПРОВЕРИЛ:                профессор                ____________                          / Иванов С.Л./

                                                                ^{(должность)                                        (подпись)                                                      (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012

Введение

Ленточный конвейер, являются наиболее распространенным  типом устройств применяемых для транспортировки различных грузов в течение производственного процесса.

Ввиду своей простоты, а также  легкости в обслуживании и определенной универсальности применения он является просто незаменимым устройством на том или ином промышленном объекте. Благодаря своим возможностям ленточный конвейер обеспечивает непрерывную транспортировку различных грузов (от самых мелких, незначительных и сыпучих до крупногабаритных).

При эксплуатации конвейерного транспорта на обогатительных фабриках горно-металлургических предприятий и дробильно-сортировочных заводах нерудной промышленности серьезной проблемой является повышенный износ конвейерных лент при транспортировании конвейерами крупнокусковой руды и других изверженных пород, что приводит к существенному снижению долговечности дорогостоящих конвейерных лент и значительному увеличению эксплуатационных расходов и трудоемкости обслуживания ленточных конвейеров.

Вторым, по важности после ленты компонентом ленточного конвейера, определяющим его надежность и стоимостные параметры эксплотации, являются ролики роликоопрор. Затраты труда и денежных средств на замену, ремонт, и обслуживание роликов достигают 40% всех эксплуатационных затрат.

Целью дипломной работы является; разработка принципиально новой схемы демпфирующего устройства, со значительно улучшенными технико-экономическими показателями, которые позволяют не только улучшить амортизирующие свойства, но и расширить возможности использования устройств на конвейерах с увеличенной шириной ленты и при увеличенной желобчатости конвейерной ленты, с обеспечением возможности оптимизации параметров за счет их регулирования в процессе эксплуатации конвейера.

Общие сведения о предприятии

Комбинат Североникель - предприятие с 62-летней историей. Его строительство начато в 1935 году после обнаружения в Монче-тундре сульфидных медно-никелевых руд по приказу наркома тяжелой промышленности Серго Орджоникидзе №77 от 29 апреля 1935 года. Тогда же была установлена предполагаемая мощность Североникеля: 10 тысяч тонн никеля и 10 тысяч тонн меди в год.

Одновременно  началось строительство Мончегорска - поселка, впоследствии ставшего городом.

Одним из преимуществ  строящегося предприятия являлось его удобное географическое положение: наличие в Мурманске незамерзающего торгового порта должно было снижать долю транспортных расходов в доставке сырья и готовой продукции.

В 1936 году был  введен в строй опытный завод, где отрабатывалась технология переработки  руды и готовились кадры металлургов.

23 февраля 1939 года был получен первый огневой  товарный никель. Именно этот  день принято считать датой  вступления в строй, Днем рождения  комбината.

1940 год - начат  выпуск товарного электролитного  никеля. К началу Великой Отечественной войны, кроме меди и никеля, на Североникеле был освоен выпуск кобальта. Однако в самые первые дни войны предприятие эвакуировано на Урал и в Норильск, где металлурги - североникельцы стали главной ударной силой по налаживанию производства необходимого для военной промышленности никеля. В мае 1942 года Государственный Комитет Обороны принимает решение о восстановлении производства в Мончегорске. Уже в 1944 году восстановленные переделы комбината выдали катодный никель и черновую медь. А к осени.1945 года весь технологический цикл был полностью восстановлен. Работа по восстановлению и последующий ударный труд коллектива комбината не раз отмечались присуждением Красного Знамени Государственного Комитета Обороны, которое осталось на вечное хранение на Североникеле в апреле 1946 года.

В 1950 году достигнута проектная мощность по выпуску катодного  никеля и начат выпуск никеля высшего  качества и металлического кобальта.

Постоянно расширяющиеся  производственные мощности Североникеля, переход производства на высокопроизводительные технологии электроплавки руд и обеднения шлаков в электропечах, флотационного разделения файнштейна вывели комбинат во флагманы отечественной цветной металлургии. В 1964 году впервые в стране получен карбонильный никелевый порошок, Североникелю присвоено имя В.И.Ленина. А в 1966 году за успешное выполнение семилетнего плана по увеличению объема выпуска цветных металлов комбинат награжден орденом Ленина. Комплекс по производству серной кислоты из отходящих газов пирометаллургических переделов введен в эксплуатацию в 1967 году.

В начале восьмидесятых (1982 год) в связи с ростом объёмов  переработки сульфидных медно-никелевых  руд Таймыра вступил в строй  мощный медно-никелевый комплекс по переработке рудного сырья и  файнштейна Норильского горно-металлургического комбината, значительно увеличивший производительность нашего предприятия.

Восьмидесятые годы в истории предприятия - это  годы освоения новых технологий: 1985 год - в плавильном цехе освоен новейший способ автогенной плавки с верхним кислородным дутьем.

1986 год введен  в эксплуатацию химико-металлургический  цех, освоена новая технология  переработки никелевых и медных  шламов электролитического передела, в ЦЭН-1 смонтирована и пущена  в эксплуатацию новая линия  резки катодного никеля.

1987 год - освоен  выпуск новых видов продукции:  никелевой дроби и никелевых  порошков, обладающих уникальными  свойствами.

Последствия мирового экономического кризиса отразились на работе АО «Комбинат Североникель», продукция которого ориентирована  на внешний рынок. Новые высокорентабельные виды продукции обеспечили стабильность и развитие предприятия:

В 1998 году освоен выпуск специальных карбонильных никелевых  порошков, начата разработка Сопчеозерского месторождения хромитовых руд (в  настоящее время самого крупного из разведанных месторождений в России),

В 1999 году введена  в эксплуатацию полупромышленная установка  по производству солей кобальта, а  в 2000 году налажено производство сухого карбоната кобальта.

В 2001 году в цехе карбонильного никеля пущен в эксплуатацию двухметровый разложитель, позволяющий значительно увеличить выпуск карбонильных никелевых порошков (порошки - аналоги продукции канадской фирмы «ИНКО»), ведутся активные работы по эксплуатации опытной полупромышленной установки по получению мягко восстановленной закиси.

В настоящее  время комбинат работает на привозном  сырье, перерабатывая файнштсйн, поступающий с комбината Печенганикель ОАО «Кольская ГМК» и предприятий ОАО «ГМК «Норильский никель», а также значительное количество вторичных материалов отечественныx и зарубежных поставщиков, содержащих цветные и драгоценные металлы.

ОАО «Кольская  горно-металлургическая» компания была создана в ноябре 1998 года на базе производственных мощностей предприятий  Российского акционерного общества по производству цветных и драгоценных металлов «Норильский никель» в Мурманской области: комбинатов «Печенганикель» и «Североникель». Производственные предприятия ОАО «Кольская горно-металлургическая компания» расположены в пос. Никель, в городах Заполярном и Мончегорске Мурманской области.

Схема производства компании включает в себя все традиционные технологические операции от добычи руды до получения готовых металлов.

Производственный  процесс рафинировочного цеха

1) Отделение  разделения файнштейна

Технологическая схема цепи аппаратов.

Рис.1 Технологическая  схема цепи аппаратов

Технология  включает следующие операции:

- приём и  дробление файнштейна

- измельчение  и классификация продуктов измельчения

- флотацию

- сгущение продуктов  флотации и промпродукта

- магнитную сепарацию медного концентрата

- приготовление  реагентов

- очистку и  использование оборотной воды  отделения

Конечными продуктами разделения являются:

- медный концентрат, направляемый в медное производство

- никелевый  концентрат, направляемый в обжиговое отделение и, частично, в цеха электролиза никеля для получения никелевых растворов.

Для лучшего  рассмотрения выделим интересующий нас участок, технологической цепи.

Рис.2 Технологическая схема цепи аппаратов

Как видно из технологической цепи ленточный конвейер активно используется на данном участке. Конвейер являются неотъемлемой частью технологического процесса, он регулируют темп производства, обеспечивает его ритмичность, способствуют повышению производительности труда, позволяют решать вопросы комплексной механизации транспортно-технологических процессов. Явным достоинством использования здесь конвейеров является высокая, практически любая требующаяся производительность,  при его практически полной автоматизации.

Длительный  просто конвейера недопустим, однако при его эксплуатации возникает ряд проблем связанных с особенностями его конструкции:

Конвейерная лента являются наиболее дорогостоящим и наименее долговечным конструктивным элементом. Стоимость конвейерной ленты составляет 50-60% стоимости конвейера, она подвергаются большим ударным нагрузкам в зоне загрузки; при этом она является основным компонентом конвейера. К параметрам конвейерной ленты предъявляют весьма высокие требования. Наряду с оптимизацией параметров загрузки ленточных конвейеров снижение износа ленты можно добиться за счет соответствующего опирания грузонесущей ветви конвейерной ленты в зоне подачи на нее транспортируемого груза.

Вторым, по важности после ленты компонентом ленточного конвейера, определяющим его надежность и стоимостные параметры эксплуатации, являются ролики роликоопор. Затраты труда и денежных средств на замену, ремонт, и обслуживание роликов достигают 40% всех эксплуатационных затрат. Стоимость роликоопор в конструкции конвейера составляет 30% -35%  от его полной стоимости, При этом они как и лента имеют наименьший ресурс, который по данным  ОАО ЦНИИподъеммаш, в узлах загрузки конвейера составляет 0,5-1,2 года. Расчетный срок службы наиболее нагруженного ролика принимается при проектировании равным 32-36 тыс. часов.

Целью дипломного проекта, является проектирование возможного решения этих проблем, путем разработки новой схемы демпфирующего устройства со значительно улученными технико-экономическими показателями. Которые позволяют не только улучшить амортизирующие свойства, но и расширить возможности использования устройств на конвейерах с увеличенной желобчатостью ленты, с обеспечением возможности оптимизации параметров за счет их регулирования в процессе эксплуатации.

Основное конструктивное отличие амортизирующего устройства является простота его исполнения. Его конструкция не требует использования дорогих, и сложных в исполнении частей, главной работающей частью является отрезок ленты уже не пригодный для использования в самом конвейере. При этом устройство обладает высокой степенью надежности и может регулироваться для необходимых условий работы.    

Описание  амортизирующего устройства

Устройство  для поддержания конвейерной  ленты в зоне ее загрузки на базе отрезка желобчатой ленты [2] состоит (рис.2) из размещенной под грузонесущей ветвью конвейерной ленты 1 с минимальным зазором 2 отрезка вспомогательной ленты 3, которая имеет желобчатый профиль в поперечном сечении, близкий к поперечному профилю грузонесущей ветви конвейерной ленты 1. Верхние кромки вспомогательной ленты 3 закреплены на продольных балках 4, длина которых принята большей длины отрезка вспомогательной ленты 3, а ее опоры выполнены в виде шарнирно 5 закрепленных на каждой балке 4 и соответствующем прогоне 6 двух параллельных друг другу звеньев 7 и 8 с углом a их наклона в сторону противоположную направлению движения 8 конвейерной ленты 1 и с возможностью поворота в вертикальной плоскости. Звенья 7, 8 балки 4 и прогоны 6 образуют шарнирные параллелограммы. Одно из звеньев с каждой стороны вспомогательной ленты 3, например звено 8, кинематически связано с прогоном 6 с помощью тяги 9, свободно размещенной в отверстии 10 кронштейна 11 звена 8 и шарнирно 12 соединенной с прогоном 6. Тяга 9 к кронштейну 11 с двух сторон подпружинена пружинами сжатия 13 и 14 одинаковой жесткости, которые вторыми концами упираются в регулировочные гайки 15 и 16 с возможностью их смещения по винтовой нарезке тяги 9. Каждый верхний шарнир 5 звеньев выполнен в виде свободно размещенного в отверстии 17 звена 7, 8 винта 18, нарезанная часть 19 которого установлена с возможностью взаимодействия со снабженной нарезкой щекой 20, закрепленной на балке 4. При этом с внутренней стороны звеньев 7, 8 винт 18 от продольного смещения зафиксирован установочным кольцом 21. Звенья 7, 8 по обе стороны от вспомогательной ленты 3 попарно соединены между собой поперечинами 22. 23 – кусок транспортируемого груза в момент падения на конвейерную ленту 1, 24 –направление движения грузонесущей ветви конвейерной ленты 1.

Рис.2. Амортизирующее устройство на базе вспомогательного отрезка желобчатой ленты. а – вид сбоку, б – разрез А-А, в – разрез Б-Б, г – узел установки тяги на звене.

Устройство действует следующим  образом. Оптимизацию параметров устройства, обеспечивающую максимально возможную его демпфирующую способность и минимальный износ конвейерной 11 и вспомогательной 7 лент, осуществляют в следующей последовательности. Подбирают соответствующий угол a наклона звеньев 3 и 8 с помощью регулировочных гаек 14 и 10, которые при вращении смещаются вдоль тяг 24, благодаря чему обе пружины 14 и 10 смещаются вдоль тяг 15, а звенья 3 и 8 поворачиваются относительно шарниров 1. Выбирают величину зазора 19 между конвейерной 11 и вспомогательной 7 лентами, который устанавливают, вращая винты 4 в соответствующем направлении, благодаря чему щеки 22 смещаются в поперечном направлении относительно звеньев 3 и 8, а вместе со щеками смещаются относительно конвейерной ленты 11 и балки 5 с прикрепленными к ним кромками вспомогательной ленты 7. При совместном регулировании угла a наклона звеньев 3, 8 и величины зазора 19 может быть также подобран поперечный профиль вспомогательной ленты 7, максимально приближенный к поперечному профилю конвейерной ленты 11. В исходном положении грузонесущая ветвь конвейерной ленты 11 движется в направлении 6 с минимальным зазором 19 относительно вспомогательной ленты 7, не взаимодействуя с ней. Устойчивое положение звеньев 3 и 8 при заданном угле a их наклона обеспечивается за счет одинаковой жесткости пружин 13 и 9, которые фиксируют звенья 8 в заданном положении. При падении на конвейерную ленту 11 крупного куска 18 транспортируемого груза конвейерная лента 11 прогибается в зоне взаимодействия с куском 18 и начинает контактировать с вспомогательной лентой 7. За счет возникающей силы трения между ними вспомогательная лента 7 увлекается в направлении 8 движения конвейерной ленты 11 с одновременным подъемом за счет поворота звеньев 3 и 8 с обеих сторон по часовой стрелке. При этом пружины 9 сжимаются, а пружины 13 разжимаются. К концу акта динамического взаимодействия крупного куска 18 транспортируемого груза с конвейерной лентой 11 сила трения между конвейерной 11 и вспомогательной 7 лентами уменьшается и сжатые пружины 9 поворачивают звенья 3 и 8, соединенные между собой балками 5, против часовой стрелки в обратном направлении, обеспечивая возвращение вспомогательной ленты 7 в исходное положение с выводом ее из кратковременного контакта с конвейерной лентой 11 до следующего цикла взаимодействия с крупнокусковым грузом. Совместное кратковременное движение конвейерной 11 и вспомогательной 7 лент в момент подачи на конвейерную ленту 11 крупнокускового груза обеспечивает максимальную демпфирующую способность системы опирания, когда задействованы упругие свойства не только вспомогательной ленты 7, но пружин 13 и 9, а также обеспечивает снижение фрикционного износа конвейерной 11 и вспомогательной 7 лент за счет уменьшения работы сил трения. Ее снижению способствует также сокращение до минимума времени контакта конвейерной 11 и вспомогательной 7 лент. При этом благодаря желобчатому профилю вспомогательной ленты 7, близкому к поперечному профилю конвейерной ленты 11 эффективность работы устройства не будет снижаться и при нецентральном относительно продольной оси конвейерной ленты 11 воздействии на нее крупнокускового груза в зоне загрузки, а также практически при любой ширине конвейерной ленты 11.

Исходное уравнение для выбора основных параметров амортизирующих устройств  моет быть принято из условия равенства  кинетической энергии, развиваемой падающим на ленту грузом, и работы сил сопротивления аммортизирующего устройства:

83,25 p a³ g v² = P D,

где a - максимальный размер куска транспортируемого груза, загружаемого на конвейер, м; g - плотность горной массы, т/м³ ;v - расчетная вертикальная составляющая скорости загружаемого на конвейер транспортируемого груза в зоне его контакта с грузонесущей ветвью конвейерной ленты, м/с; P – средневзвешенная величина вертикальной составляющей усилия взаимодействия транспортируемого груза с конвейерной лентой, Н; D - расчетный прогиб грузонесущей ветви ленты при ее взаимодействии с загружаемой горной массой, м. Мгновенное значение величины P является функцией величины прогиба ленты при ее взаимодействии с крупнокусковым грузом, поэтому средневзвешенная величина P может быть определена через соответствующую функцию, которая может быть определена на основе экспериментальных исследований на лабораторном стенде.

Задачи исследования

При подробном рассмотрении работы конвейера в технологической цепи, были выявлены ряд проблем; таких как: низкий срок долговечности основного элемента конструкции, использование дорогостоящих компонентов,  ограничение возможностей использования.

Главной целью исследования является исследование конструкции,  позволяющей:

• Избавиться от специальных типы роликоопор, отвечающих за амортизацию;
• Снизить ударные нагрузки в зоне на конвейерную ленту в зоне подачи на нее транспортируемого груза;  
• В несколько раз повысить срок службы  конвейерной ленты;
• Снизить затраты труда и денежных средств на замену, обслуживание и ремонт ленточного конвейера;
• Снизить себестоимость и повысить срок службы опорного устройства;
• Расширить возможности использования конвейеров с увеличенной шириной ленты и при повышенной желобчатости конвейерной ленты;
• Обеспечение возможности оптимизации параметров за счет их регулирования в процессе эксплуатации конвейера;