Определение рационального варианта системы приводов ленточного конвейера ЛСТ-1600

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 621.867

Определение рационального варианта системы приводов ленточного конвейера ЛСТ-1600

К.А. Гончаров

Аннотация

рациональный ленточный конвейер привод

Определен рациональный вариант системы приводов ленточного конвейера ЛСТ-1600. Показано применение метода анализа иерархий при определении рационального варианта системы приводов ленточных конвейеров.

Ключевые слова: система приводов, ленточный конвейер, ЛСТ-1600, рациональный вариант, метод анализа иерархий.

Целью исследования является определение рационального варианта системы приводов (СП) ленточного конвейера (ЛК) ЛСТ-1600 производства ОАО «Тяжмаш» (г. Сызрань), обеспечивающего наилучшие показатели качества для заданных требований технического задания.

Схема трассы конвейера представлена на рис. 1.

Рис.1. Схема трассы конвейера ЛСТ-1600 (размеры указаны в метрах)

Задача выбора рационального варианта СП ЛК является многокритериальной. Основную сложность представлял собой выбор метода решения данной задачи. В результате анализа различных методов поиска и принятия решений был выбран метод анализа иерархий [1], как наиболее сбалансированный для решения задач подобного типа.

Применительно к объекту исследования была разработана структура иерархии, включающая четыре уровня (рис. 2): варианты СП ЛК, критерии сравнения, группы критериев и цель.

Рис. 2. Структура иерархии при выборе рационального варианта СП ЛК

Поиск рационального варианта СП ЛК проводился с учетом трех критериев:

1) трудоемкость обслуживания СП и тяговой ленты за год (К1);

2) площадь, занимаемая СП (К2);

3) стоимость СП и конвейерной ленты (К3).

Вес каждого варианта СП ЛК определялся зависимостью

, (1)

где Q_i - степень важности n-го варианта СП ЛК по i-му критерию с учетом важности i-го критерия и группы критериев, к которой он принадлежит; m - количество критериев.

В свою очередь,

, (2)

где Q_n - степень важности n-го варианта СП ЛК, полученная парным сравнением вариантов СП ЛК по i-му критерию; л_кi - степень важности i-го критерия, полученная парным сравнением критериев; л_гкт - степень важности m-й группы критериев, полученная парным сравнением групп критериев.

При парном сравнении вариантов СП ЛК по i-му критерию приоритет П_nk варианта n перед вариантом k определялся отношением

, (3)

где G_ik - значение i-го критерия для k-го варианта СП ЛК; G_in - значение i-го критерия для n-го варианта СП ЛК.

Зависимость (3) справедлива, так как в предложенном комплексе критериев наилучшими являются минимальные значения критериев для каждого варианта СП ЛК.

Вес n-го варианта СП ЛК P_n при парном сравнении определялся как среднее геометрическое значение приоритетов выбранного варианта по отношению к остальным:

. (4)

Степень важности n-го варианта СП ЛК Q_n при парном сравнении определялась зависимостью

. (5)

При парном сравнении критериев приоритет i-го критерия перед j-м критерием

, (6)

где N_i - оценка значимости i-го критерия; N_j - оценка значимости j-го критерия.

Вес i-го критерия P_i определялся аналогично P_n зависимостью

. (7)

Степень важности i-го критерия

. (8)

Степень важности m-й группы критериев л_гкт при парном сравнении групп критериев определялась аналогично л_кi с использованием зависимостей (6 - 8).

Возможные варианты СП ЛК были сформированы согласно рекомендациям [2; 3]. Были рассмотрены семь схем СП ЛК (рис. 3), которым соответствовали восемнадцать вариантов структур приводов.

а) б)

в) г)

д) е)

ж)

Рис. 3. Схемы СП для конвейера ЛСТ-1600

Структуры приводов подбирались с учетом равномерного распределения нагрузки между всеми приводами системы. Для схем на рис. 3б,д была рассмотрена возможность установки различных по мощности приводных блоков. Для схемы на рис. 3б подобное решение обусловлено созданием возможности перехода на более дешевый типоразмер грузонесущей ленты по сравнению со схемой на рис. 3а. Для схемы на рис. 3д данное решение принято из условия возможной вариации нагрузки с целью снижения энергетических затрат.

При определении структур приводов в соответствии с техническим заданием было принято использовать электродвигатели с фазным ротором. Передаточный механизм представлял собой сочетание планетарного редуктора и зубчатых муфт специального изготовления для всех вариантов структур. Установка тормозов не требовалась, так как величина тормозного момента отрицательная. Все приводы оборудовались храповыми остановами.

Структуры приводов, соответствующие рассмотренным схемам, представлены в табл. 1 (муфты, храповые остановы и рамы приводов условно не показаны).

Таблица 1 Структуры приводов

Примечание. ЭД - электродвигатель; Р - редуктор; ПБ - приводной барабан.

Типоразмеры используемых электродвигателей: 3150 кВт - АКСЗ-3150-6-500У2, 2000 кВт - АКН2-18-53-12МУХЛ4, 1600 кВт - АКН2-18-43-12МУХЛ4, 1000 кВт - АКН2-18-43-16МУХЛ4, 800 кВт - АКН2-18-36-16МУХЛ4, 500 кВт - АКН2-18-27-20МУХЛ4, 400 кВт - АКН2-18-31-24МУХЛ4.

Для каждого варианта структуры и соответствующей ей схемы СП (табл. 1) были построены математические модели совместной работы приводов и проведен подробный тяговый расчет [4-6]. Значения критерия К1 для каждого варианта вычислялись по рекомендациям [7], значения критерия К3 - по рекомендациям [8]. Значения критерия К2 для вариантов СП вычислялись согласно габаритным размерам устройств, указанным в соответствующих каталогах.

Значения критериев для вариантов СП представлены в табл. 2.

Таблица 2. Значения критериев для вариантов СП

Оценки значимости критериев в предложенном комплексе представлены в табл. 3.

Таблица 3. Оценки значимости критериев

Оценка значимости группы эксплуатационных критериев - 7, группы экономических критериев - 9.

Степени важности критериев и групп критериев, определенные согласно зависимостям (6 - 8), представлены в табл. 4.

Таблица 4. Степени важности критериев и групп критериев

Итоговые значения веса вариантов СП ЛК, вычисленные с использованием зависимостей (1 - 8): 1 - 0,021; 2 - 0,019; 3 - 0,022; 4 - 0,02; 5 - 0,021; 6 - 0,019; 7 - 0,023; 8 - 0,019; 9 - 0,02; 10 - 0,019; 11 - 0,021; 12 - 0,019; 13 - 0,022; 14 - 0,02; 15 - 0,019; 16 - 0,017; 17 - 0,02; 18 - 0,019.

Таким образом, рациональным вариантом СП в рассмотренной проектной ситуации является структура приводов №7 (табл. 1) для схемы СП на рис.3в.

По результатам исследования можно сделать вывод, что в ряде случаев усложнение конструкции СП (установка промежуточных ленточных приводов) может привести в целом к улучшению показателей ленточных конвейеров по наиболее значимым для предприятия-изготовителя критериям.

Список литературы

1. Саати, Т.Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий: [пер. с англ.] / Т.Л.Саати. - М.: Радио и связь, 1993. 320с.

2. Реутов, А.А. Методика проектирования системы приводов ленточного конвейера / А.А. Реутов, К.А. Гончаров // Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии: материалы Междунар. науч.-техн. конф. (г. Могилев, 21-22 апр. 2011г.) / под ред. И. С. Сазонова. - Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2011.- Ч. 2. - С. 25-26.

3. Гончаров, К.А. Обоснование принципов построения схем систем приводов ленточных конвейеров / К.А. Гончаров //Материалы научной конференции Совета МНТО / под ред. И.А. Лагерева. - Брянск: БГТУ, 2011. - 81 с.

4. Реутов, А.А. Моделирование стационарных режимов работы приводов ленточных конвейеров / А.А. Реутов // Тяжелое машиностроение. - 2007. - № 2. - С.34-36.

5. Реутов, А.А. Анализ совместной работы концевого и промежуточного приводов ленточного конвейера / А.А. Реутов, К.А. Гончаров // Вестн. БГТУ. - 2010. - №2. - С. 42-45.

6. Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. - М.: Машиностроение, 1983. - 437 с.

7. Единая система планово-предупредительного ремонта и рациональной эксплуатации технологического оборудования машиностроительных предприятий/ под ред. М.О. Якобсона - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1972. - 592 с.

8. Кац, Г.Б. Технико-экономический анализ и оптимизация конструкций машин / Г.Б. Кац, А.П. Ковалев. - М.: Машиностроение, 1981. - 214 с.

Материал поступил в редколлегию 28.10.11.

Размещено на Allbest.ru