Курсовая работа: Разработка датчика усилия натяжения ленты в системе автоматического управления шахтным ленточным конвейером

РЕФЕРАТ

Объект исследований – шахтный ленточный конвейер.

Цель проекта – разработка датчика усилия натяжения ленты в системе автоматического управления шахтным ленточным конвейером.

Разработка была выполнена с использованием метода инженерного анализа и технических расчетов.

На основе исследования технологического объекта, обзора литературных источников, изучения современного состояния элементной базы автоматизации указанного объекта спроектирован датчик усилия на основе тензометрического преобразователя, определены его структурная схема, уравнения преобразования, размерности и погрешности. Рассчитаны основные элементы датчика: упругий элемент (силовой стержень), тензометрический мост, а также усилитель измерительного сигнала и преобразователь интерфейса. Также определены чувствительность, класс точности, динамические характеристики, построены градуировочная и рабочие характеристики, график погрешностей разрабатываемого устройства.

ДАТЧИК УСИЛИЯ, ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ, ТЕНЗОМОСТ, СИЛОВОЙ СТЕРЖЕНЬ, СРЕДСТВО ИЗМЕРЕНИЯ, ПОГРЕШНОСТЬ, ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ, УРАВНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР, СИСТЕМА НАТЯЖЕНИЯ, ГРАДУИРОВОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Характеристика ленточного конвейера и описание аппаратуры, принятой для его автоматизации

2. Выбор измеряемого параметра, определение диапазона его изменения. Разработка технологических и технических требований, требований условий эксплуатации к средству измерения

3. Анализ существующих методов и средств измерения натяжения

4. Выбора метода измерения. Описание его преимущества и недостатков, физического явления

5. Анализ погрешностей измерения, уравнение погрешности, градуировочная и рабочие характеристики, оценка метрологических характеристик разрабатываемого устройства

6. Анализ погрешностей измерения, уравнение погрешности, градуировочная и рабочие характеристики, оценка метрологических характеристик разрабатываемого устройства

7. Установка средства измерения на технологической установке

8. Методы и средства поверки измерительного устройства

ВВЕДЕНИЕ

Надежность и эффективность ленточных конвейеров являются критически важными факторами для любого горнодобывающего предприятия, и их бесперебойная работа напрямую определяет производительность и безопасность ведения горных работ. Ленточные конвейеры в шахтах относятся к числу наиболее энергоемких потребителей, а их остановка парализует всю технологическую цепочку по добыче и транспортировке полезных ископаемых. Энергетическая и экономическая эффективность транспортировки горной массы в значительной степени определяется правильным и стабильным натяжением конвейерной ленты.

Одной из ключевых особенностей эксплуатации конвейера в шахтных условиях является резкая переменность нагрузок и, как следствие, усилия натяжения ленты. Это объясняется тяжелейшими условиями работы: пуски под загрузкой, неравномерная подача материала, наличие влаги и пыли, приводящих к изменению коэффициента трения, динамические удары кусков горной массы. Несмотря на наличие натяжных систем, значительная доля отказов конвейерного транспорта связана именно с проблемами натяжения. Недостаточное натяжение в условиях шахтной пыли и влаги неизбежно приводит к проскальзыванию ленты на приводном барабане, ее провисанию и резкому увеличению износа. Чрезмерное натяжение вызывает перегрузку электропривода, ускоренный износ подшипниковых узлов, роликоопор и, что наиболее опасно, создает предпосылки для обрыва высокопрочной конвейерной ленты, ликвидация последствий которого требует длительного и дорогостоящего ремонта.

Опыт эксплуатации в шахтах показывает, что на надежность конвейера критически влияет отсутствие точного контроля за усилием в ленте. Механические натяжные устройства (винтовые, грузовые) не обеспечивают оперативной реакции на быстрое изменение режимов работы, характерное для добычи полезных ископаемых. Нестабильное натяжение увеличивает сопротивление движению, приводит к перерасходу электроэнергии и, что крайне опасно, к сходам ленты с роликоопор, создающим угрозу для безопасности.

Совокупное воздействие этих факторов приводит к отклонению рабочих параметров конвейера от проектных: снижается тяговая способность, падает производительность и увеличивается удельный расход электроэнергии на транспортировку.

Экономичная и безаварийная работа конвейера в шахтных условиях может быть достигнута только при поддержании усилия натяжения в оптимальном диапазоне, определяемом точкой пересечения тяговой характеристики привода и реального сопротивления движению ленты, которое постоянно меняется.

Учитывая высокую динамичность процессов, для стабилизации оптимального режима необходим непрерывный и точный контроль фактического усилия натяжения в режиме реального времени.

Вместе с тем, стандартные системы управления шахтными конвейерами часто не оснащаются прямыми датчиками натяжения, ограничиваясь косвенными оценками, что не позволяет поддерживать максимальную эффективность и безопасность при постоянно меняющихся условиях загрузки и состояния трассы.

Таким образом, разработка датчика усилия натяжения ленты, предназначенного для работы в сложных условиях шахты (повышенная запылённость, влажность, механические вибрации), является актуальной задачей. Внедрение такого датчика позволит перейти от реагирования на сбои к предварительному прогнозированию и поддержанию оптимального натяжения, что повысит надёжность, безопасность и экономичность работы ленточных конвейеров в шахтных условиях.