Műszaki Földtudományi Kar Geotechnikai Berendezések Intézeti Tanszék
A KŐKA Kft Alsózsolcai Kavicsbányájában lévő part menti szállítószalag szállítási kapacitásának vizsgálata Szakdolgozat
Szerző: Magyari Annamária Bánya és Geotechnika Szakirány Belső konzulens: Dr. Virág Zoltán István Egyetemi docens Külső konzulens: Gyurcsik Péter Üzemvezető Dátum: 2013.11.25.
Miskolc, 2013
Eredetiségi Nyilatkozat "Alulírott Magyari Annamária, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet /szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem."
Miskolc, 2013.11.25. ................................................... a hallgató aláírása
Tartalomjegyzék 1.
Bevezetés ....................................................................................................................... 1
2.
KŐKA Kft. bemutatása ............................................................................................... 2
2.1. Alsózsolcai Kavicsbánya bemutatása ......................................................................... 3 2.2. Bányatelek adatai ......................................................................................................... 4 2.3. Kitermelés ..................................................................................................................... 4 2.4. Osztályozó rendszer ismertetése ................................................................................. 5 2.5. Törő berendezés működése ....................................................................................... 10 3.
A szállítószalagok felépítése....................................................................................... 11
3.1. A szalagpálya legfőbb részei ...................................................................................... 12 3.2. Szállítószalag tisztítása ............................................................................................... 16 3.3. Gumihevederes szállítószalagok tűzvédelme ........................................................... 17 3.4. Biztonságtechnikai előírások ..................................................................................... 18 3.5. Szalag működéséhez szükséges vonóerő szükséglet ................................................ 19 3.6. Parti szállítószalag műszaki paraméterei ................................................................. 20 4.
A termelés vizsgálata .................................................................................................. 23
4.1. Termelési idő műszakonként ..................................................................................... 23 4.2. Termelt mennyiség maximumának meghatározása................................................ 24 5.
A parti szállítószalag méretezése .............................................................................. 28
5.1. Az 1-es part menti szalag méretezése ....................................................................... 30 5.2. Az 1-es szállítószalag húzóerő diagramjának meghatározása ............................... 39 5.3. Az 2-es part menti szalag méretezése ....................................................................... 43 5.4. A 2-es szállítószalag húzóerő diagramja .................................................................. 46 6.
A szállítószalag maximális hossza ............................................................................. 49
7.
Összefoglalás ............................................................................................................... 51
1. Bevezetés Szakdolgozatom az Alsózsolcai Kavicsbánya part menti szállítószalagjának működéséről, és annak terhelhetőségéről szól. A KŐKA Kft. Alsózsolcai bányájának ismertetése után bemutatom a szállítószalagok általános jellemzőit, majd a part menti szállítószalagot, és végül a megfelelő számításokkal megvizsgálom egy esetleges termelés növekedés hatását a szalagrendszerre. Magyarországon a 19. század közepe táján fellendült az építőipar, nagy mennyiségű tégla, vas és beton került felhasználásra. Ebből adódóan szükségessé váltak a homok és kavicsbányák nyitása. A kavics termelés a Lábatlani Cementgyár megnyitásával egy időben alakult ki, ekkor a termelést a Duna medrének kotrásával végezték. A bányák a Duna menti kavicsteraszokra és a Tisza, valamint annak mellékfolyói, a Sajó és a Hernád mentén nyitott kavicsbánya-tavakra települtek. A termelvényt víznívó alatt 5-6 méterről kotrógéppel hozták a felszínre. Ebben az időben még kezdetleges eszközökkel, számottevően kézi erővel történt a szállítás, rakodás. A háború után, az 1950-es években nagymértékben nőtt a kavics iránti kereslet az újjáépítés miatt, így 1948 és 1950 között a homok és kavicsbányákat államosították. 1960-tól indul egy korszerűsítési folyamat, az elhagyott bányatavakat tovább kotorják, valamint beépítésre kerülnek a szállítószalagok, amelyek jelentősen növelték a termelési kapacitást. A minőség javítása érdekében osztályozó rendszereket, illetve mintavizsgáló laborokat hoztak létre. A 90-es években a bányák privatizálva lettek, aminek következtében a termelést nagymértékben befolyásolta a beruházások száma. Ekkor indult meg az autópályák építése, így azok körzetében jelentős igény jelentkezett (Dr. Bőhm és társai,1999).
1
2. KŐKA Kft. bemutatása A KŐKA Kft. a BAU HOLDING STRABAG Konszern része, amely a magyarországi építőipari bányászat érdekeltségeit fogja össze. A Kft. 2000. január 31én alakult az ALKA Kft., IDOKŐ DOLOMIT Kft., MECSEKKŐ Kft., ÖKA Kft., SZOKA Kft. összeolvadásából, majd később, 2000. augusztus 31-én a CSEHIKŐ Kft., valamint a Felsőbabádi Kavicsbánya is a társaság része lett. Magyarországon a KŐKA Kft. különböző kő- és kavicsbányái a következő helyeken található (1. ábra).
1. ábra KŐKA Kft bányaüzemei Magyarországon http://www.kokakft.hu/ (2013.11.15)
Ezekben a bányaüzemekben különböző szabványokban előírt, valamint esetenként egyedi minőségű termékeket állítanak elő. A Kft. foglalkozik beton adalékanyagok, út és vasút építéshez szükséges zúzott, valamint osztályozott kőanyagok, üveg- és kerámiaipari nyersanyagok kitermelésével, értékesítésével, illetve a tulajdonában lévő bányaüzemek bérbeadásával. A cég a minőségirányítási, környezetvédelmi és munkavédelmi rendszer iránt elkötelezett, amit az bizonyít, hogy a vállalat 2000-től ISO 9001:2000 szabvány szerinti minőségirányítási rendszerrel, 2003-tól ISO 14001:1996 szabvány szerinti környezetirányítási rendszerrel, 2006-tól pedig OHSAS 2
18001:1999 szabvány szerint tanúsított munkahelyi biztonsági irányítási rendszerrel rendelkezik. 2.1. Alsózsolcai Kavicsbánya bemutatása Az Alsózsolcai bánya Szerencs felől a 37. számú főútról egy bekötőúton, illetve Alsózsolca felől közúton közelíthető meg. A bányaterület a Sajó-Hernád közötti hordalékkúpon helyezkedik el, amely területe teljesen sík és nyugodt településű (2. ábra), felszínére pedig iszapos agyag, homokos iszap, valamint iszap települt. A kavicsos nyersanyag kavicstartalma átlagosan 60,7 %, homoktartalma átlagosan 39,3 %, ezen kívül az iszaptartalom térfogatszázaléka átlagosan 2,1%.
2. ábra Alsózsolcai Kavicsbánya és környékének felülnézeti képe (Google Earth 2013.11.15.)
3
2.2.
Bányatelek adatai A társaság működését a Miskolci Kerületi Bányakapitányság 1030/1982. számú
határozatával megállapított Alsózsolca - I. "kavics" védnevű bányateleken végzi. A bányatelek jellemző adatai: A bányatelek fedőlapja: 110,0 m Balti-magasság (a terep legmagasabb pontja). A bányatelek alaplapja: 76,3 m Balti-magasság (a fekü legalacsonyabb pontja). A bányatelek területe: 190,7 ha Terep átlag magasság szintje: 109,40 m Balti-magasság Kavicstelep átlagos felszín magasság szintje: 106,2 m Balti-magasság Fedő átlag vastagsága: 3,2 m Kavicsréteg átlag vastagsága: 20,9 m
2.3. Kitermelés A bányászati nyersanyag kitermelése egy MBA-110 típusú billenő gémes, markoló úszókotró végzi (3. ábra), amelynek névleges teljesítménye 110 m3/h, a kanál térfogata pedig 4 m3.
4
3. ábra Billenő gémes úszókotró http://www.kokakft.hu/ (2013.11.15)
A termelőgép szakaszos működésű, egy ciklusa a következő műveletekből áll: kanálsüllyesztés, markolás, kanál felemelés, gém billentés, kanálürítés, gém visszabillentés. A kanál egy bunkerbe üríti a termelvényt, itt a kiömlési mennyiséget a kotró kezelője egy kézi kapcsolóval tudja állítani. A feladott anyag egy kétsíkú osztályozó berendezésre (GFA H2PP 40 mm és 0,5 mm elválasztási szemcsemérettel) adja fel az anyagot, ahol a 40 mm feletti darabok egy surrantón keresztül visszakerülnek a vízbe, az alsó sík alatti finomszemcsékkel és vízzel együtt. Innen a hasznos nyersanyag az áthordó szalagra kerül, majd onnan ledobva a 180 m hosszú úszó pontonokra rögzített gumihevederes szállítószalag segítségével jut el az 1. számú part menti szalagra. A két part menti szállítószalag végzi el az anyagmozgatást az előosztályozóig, ahol előkészítik a homokos kavicsot az értékesítéshez. 2.4. Osztályozó rendszer ismertetése A 2. számú parti szalagról a termelvény átkerül az előosztályozó berendezésre (4. ábra), majd innen a mosó-osztályozó szalagrendszerére.
5
4. ábra Előosztályozó berendezés és a felhordó szalag (szerző saját szerkesztése)
A 0/40-es frakció a parti szalagról a 39 m hosszú szalagvázon lévő 800 mm széles, 1,59 m/s sebességű 3. számú szállítószalagra kerül, amely az anyagot felhordja a mosó eszközzel ellátott szitára, ahol az anyag előosztályozása történik. Itt leválasztásra kerül a 32< és a 22/32-es frakció, ezek külön kihordó szalagok révén kerülnek kidepózásra. A szitasoron átjutó 0/22-es anyag egy dehidrátoros agyagtalanító mosás után a 9. számú 81,9 m hosszú szalagvázú, 800 mm széles, 1,47 m/s sebességű szalagról a köztes depóra kerül. A 0/22-es depó alá egy alagút került beépítésre, ahol 3 darab vibrátoros adagoló segítségével adható fel az anyag a 11. számú szállítószalagra. Az alagútba beépített szalag a 12. számú szalagra adja át a 0/22-es frakciót, amely az utóosztályozó berendezés vibrátoros szitáira hordja fel az anyagot. Itt választják szét az első szitán a 16/22 és a 8/16-os frakciókat, a második szitán pedig a 0/8-as feladásból a 4/8 és a 0/4-es szemcseméretű depótérre kerülő termékeket, A 0/4-es anyag dehidrátoron való átvezetés után kerül a 17. számú forgózsámolyos szállítószalagra és kideponálásra. Ezen kívül egy 25 m3-es tárolótartály lett kialakítva a 11-es szalag végén (5. ábra), amellyel a feladott anyagot az osztályozó berendezés átállítása után 0/16, illetve 4/16os termékre válnak szét és kerülnek külön kiépített depóra. Valamennyi deponált
6
anyagot egy kanálmérleggel ellátott L200 típusú Volvo márkájú homlokrakodóval helyezik teherautókra, és így kerül elszállításra. Ezen kívül újra elindult a vasúti szállítás is, így már nem csak teherautókkal történik a szállítás, hanem a rakodó segítségével tehervagonokra rakják a megrendelt mennyiségű és minőségű kavicsot, így gazdaságosabban tudnak szállítani, akár az ország távolabb eső régióiba is. Az osztályozó berendezés elemeit az 1. számú táblázat, valamint az 1. sz. folyamatábra tartalmazza.
5. ábra A 11-es szalag végén kialakított tárolótartály (szerző saját szerkesztése)
7
1. táblázat Géplista Alsózsolcai technológia géplista Sorszám
Gép megnevezése
1
Üzemelő parti szalag
2
Szállítószalag 800 mm X 70 m
3
Szállítószalag 800 mm X 40 m 15°
4
16/32 kihordó szállítószalag 500 mm X 20 m 15°
5
>32 kihordó szállítószalag 500 mm X 32 m 15°
6
Késes-kavicsmosó állványzattal
7
Előosztályozó vibrátor VFS 4218 TT,állványzattal
8
Dehidrátor
9
0/22 depózó szalag 800 mm X 73 m 16°
10
Acélszerkezetű alagút, 3db vibro adagoló
11
Alagútból kihordó szalag 800 mm X 55 m
12 13
Nedves osztályozó feladó szalag 800 mm X 42 m 15° GfA 2TT 6000/1800 körmozgású vibrációs szita, GfA 3TTT 6000/1800 körmozgású vibrációs szita, Dehidrátor, Tartály
14
16/22 termék kihordó szalag 500 mm X 51 m 17°
15
8/16 termék kihordó szalag 500 mm X 51 m 17°
16
Dehidrátor kihordó szalag 500 mm X 10 m
17
0/4 termék kihordó szalag 500 mm X 51 m 17°
18
4/16 termék kihordó szalagok 25 m3 tartállyal (0/16,4/16)
19
4/8 termék kihordó szalag 500 mm X 51 m 17° (szerző saját szerkesztése)
8
1 sz. folyamatábra Az osztályozó rendszer felépítése (szerző saját szerkesztése)
9
2.5. Törő berendezés működése Az előosztályozó rendszernél félredeponált 22 mm-nél nagyobb szemcseméretű anyag valamint az úgynevezett kulé, egy külön kiépített törő-osztályozó rendszerre kerül feladásra. Itt a fő feladatot az aprítást egy VORTEX 8-5-4 típusú röpítő törő látja el, majd innen a töret egy szalag segítségével a Binder SS 1,6x7,7 G száraz osztályozásra alkalmas rezonancia rostára kerül. Ami a felső szitasík fölött marad anyag, az visszahordásra kerül a törő berendezésre, illetve a szabványnak megfelelő ZK 4/11 és ZK 0/4-es tört kavics termékek két külön depóra kerül. A zárt rendszerű törő-osztályozó technológiát a 6. ábra mutatja.
6. ábra Törő berendezés http://www.kokakft.hu/ (2013.11.15)
10
3. A szállítószalagok felépítése A szállítószalag olyan berendezés, amely az anyag mozgatására szolgáló végtelenített, mozgó hevederből áll. A szállítandó anyag a hevederen helyezkedik el és azzal együtt mozog, ahol az anyag nem csúszik a pályán, hanem a követi annak mozgását. Ennek a berendezésnek az alkalmazásával kedvező feltételek teremthetők az ömlesztett anyagok szállításában. A szállítószalagok a 20. század utolsó felében nagyon gyors fejlődésnek indultak. Mivel a jövesztő géppel közvetlen kapcsolatban áll, ezért a teljesítményének összhangban kell lennie, amely mára már elérte a 200300*103 m3/nap kotrási-szállítási teljesítményt (Dr. Dakó, 1997). A bányászatban leggyakrabban gumihevederes szállítószalagokat alkalmaznak, amelynek az elvi felépítése az 7. ábrán látható.
7. ábra Gumihevederes szalag elvi vázlata 1. hajtott dob, 2. feszített dob, 3. heveder, 4. görgő, 5. terelődob, 6. feladógarat, 7. feszítőmű, 8. hevedertisztító (szerző saját szerkesztése)
Kialakítása szerint lehet mozgatható és helyhez kötött. Előnyei közé sorolható a nagy szállítási kapacitás, a nagy építési távolság, az egyszerű szerkezet, a kis karbantartási igény, a kopás alacsony mértéke, amely jelentősen növeli a szalag élettartamát, valamint a kis hajtóteljesítmény igény (Dr. Bocsánczy, 1974).
11
3.1. A szalagpálya legfőbb részei Az első fontos eleme a heveder. Ez két részből áll, belül egy teherhordó betétből, amelyet kívülről borítógumi vesz körül. A teherhordó betét lehet szövet, vagy acélbetét. A textilbetétes heveder szerkezeti felépítése a 8. ábrán látható.
8. ábra Heveder keresztmetszeti vázlata (szerző saját szerkesztése)
A szövetbetét lehet pamut, vagy poliamid, poliészter, aramid rayon, esetleg más műszál, amelyek rendszerint kordszövéssel készülnek. A poliamid és poliészter alapú műszálak fontos jellemzője, hogy ellenállóbbak a nedvességgel szemben, valamint kedvezőbb szilárdság érhető el velük. A szilárdságot a betétek számának növelésével érhetik el, de ez általában 1-6 betétet jelent, mert ha több lenne az már jelentős vastagságot eredményezne. Az acélbetétes hevederekben a gumiborítás alatt elemi szálú acélhuzalból készült pászmák helyezkednek el. Ezeket nagyobb pályahosszaknál és jelentős terhelés esetén alkalmazzák. A tönkremenetelük jelei közé tartozik a fedőlap kopása, sérülése, a szélgumi kopása, a szövetbetétek szétválása, acélbetétes hevedernél hosszirányú szakadás, acélkötelek szakadása. A heveder élettartamát nagyban növelheti, ha a kiválasztását a várható igénybevételnek megfelelően végzik. A tönkremenetelt befolyásolja a szállított anyag sűrűsége és szemnagysága, valamint a feladási és átadási ponton az esési magasság. A heveder végtelenítése történhet mechanikus kötéssel, kapcsolószerkezettel vagy csavarokkal. A kötés lehet hideg vagy meleg ragasztás. Ezt a műveletet nagy gondossággal kell elvégezni, mivel a heveder élettartamát befolyásoló tényező a toldás minőssége. A következő fontos eleme a görgő. A görgők szolgálnak a heveder valamint a felső ágon az anyag szállítására. Két fajtája van, a tömör és a csőtengelyes. A görgőpalást egy acélcső, amely kovácsolt vagy sajtolt csapágyházzal kapcsolódik a tengelyhez. A tengely védelmét, annak külső 12
oldalán egy labirinttömítés biztosítja. Ezeknek a rögzítése lehet merev vagy füzér kialakítású. A görgők elhelyezése különbözik. Mivel a felső ágon történik a szállítás, így ott sűrűbben elhelyezett, és anyagtól függően kettő vagy annál több görgőt kell elhelyezni egy vonalban, hogy a heveder vályú alakot vehessen fel. Ezzel szemben az alsó ágon ritkábban vannak elhelyezve, és egy hosszabb görgő kerül csak beépítésre, mivel itt nincs szállítás és így nem szükséges a heveder vályús kialakítása.
9. ábra Gumitárcsával ellátott görgő elvi vázlata (szerző saját szerkesztése)
A görgők különböző méretűek lehetnek, esetenként gumitárcsákkal ellátottakat is alkalmaznak (9. ábra) a szennyezett heveder tisztítására, és egy másik gumigyűrűs kialakításút az átadási pontoknál a dinamikai hatások csökkentése céljából (10. ábra).
10. ábra Gumitárcsás görgő (szerző saját szerkesztése)
13
A hevedert és a görgőket tartó szerkezet, amely a hajtófej és a hátsó terelőfej között helyezkedik el, a szalagváz. A váz 4-8 méteres tagokból kerül megépítésre a kívánt hosszra, míg a szélessége a heveder méretéhez igazodik. A váz melegen hengerelt vagy hidegen hajtott U illetve I acélból áll. Funkciói közé tartozik a felső hosszirányú tartóhoz kapcsolt görgő közvetítésével a heveder és a szállított anyag mozgatása, a visszatérő hevederág hordozása és a különböző kábeleket vezető kábeltartókat, villamos szekrényeket és világítótesteket ezen helyezik el. A szalagváz kétféle kialakítású lehet, helyhez kötött vagy mozgatható. Az elemek összekapcsolása kijelölt, előkészített nyomvonalon történik, ugyanis ha a tagok valamilyen irányban eltérnek a síktól, a görgőkre jelentős túlterhelés adódhat. A köztük lévő távolságot a felső görgőcsoportok osztása határozza meg. A hajtófej, vagy más néven szalagfej magába foglalja a hajtódobot, a hajtásegységet (motor+hajtómű), a feszítőművet, a villamos berendezést és a kezelőpultot. A szalagdob a heveder hajtására szolgál. Ez egy hengerített lemez szerkezet, amelynek a két végét behegesztik, hagyva egy kis nyílást a dobtengelynek. A dob palástja és a heveder között súrlódásos erőátvitel van, amely biztosítja a szállításhoz szükséges vonóerőt. Ennek a súrlódásnak a növelésére különböző dob burkolatok vannak. Ilyen például a kerámia burkolat, a bordázott alumínium lemez, továbbá a sima vagy hornyokkal ellátott gumilemez burkolat (11. ábra).
11. ábra Hornyolt gumibevonatú hajtódob 14
(szerző saját szerkesztése)
A dob tengelyéhez kapcsolódik a hajtásegység (12. ábra)., amely a hajtóművet és a motort foglalja magába és általában közös acéllapra vannak elhelyezve.
12. ábra Motor és hajtómű (szerző saját szerkesztése) A hajtómű kúp-, és tányérkerék bemenő fokozattal, illetve homlokfogaskerékkel lehet ellátva. A villamos motor lehet csúszógyűrűs vagy rövidrezárt, ami a hajtóművel egy rugalmas merev tengelykapcsolóval, illetve állandó vagy változtatható töltöttségű hidraulikus tengelykapcsolóval van összekötve. Ezeken a hajtásegységeken szükség van kétpofás súrlódó fék, nagyobb teljesítményű hajtások esetén tárcsafék alkalmazására. A szalagszerkezet másik végén található a feszítőmű, amely biztosítja a megfelelő nagyságú feszítőerőt, amely segítségével a hajtódobon létre jön a hevederre átvihető húzóerő, valamint a heveder belógása a megengedett határon belül marad. Ez függ a pálya hosszától és a hevederbetétektől is. A feszítés történhet: - csavarorsóval - feszítősúllyal - feszítőcsörlővel 15
- hidraulikus vagy hidropneumatikus hengerrel. A hátsó terelőfej a szalag végén az alsó hevederágat visszafordítja a felső ágba. A dobot elmozdulás ellen rögzíteni kell. Nagy hosszúságú szalagok esetén ez a dob is felszerelhető hajtással, amely az alsó hevederág ellenállásának leküzdésére szolgál (Dr. Dakó, 1997).
3.2. Szállítószalag tisztítása Az üzemeltetés során vannak helyek, ahol tisztítást, takarítást kell alkalmazni. Ezen karbantartási munkálat hiánya megnöveli az ellenállásokat, csökkenti a heveder és görgők élettartamát, nehezíti az üzemzavar elhárítási munkákat. A szennyezés forrása a következők lehetnek: -
anyagleszóródás a feladóasztalnál, valamint a heveder túltöltése miatt
-
nedves, tapadó anyag szállításakor a heveder tisztítása során lehulló anyag
-
átadási pontok túltöltése esetén.
A szalagpálya takarítása kis teljesítményű szalagoknál kézi erővel történik, míg nagy teljesítményű, hosszú szalagok esetén gépi berendezéseket alkalmaznak. Ezeknek a gépeknek két típusa van: -
lapátoló gépek
-
légsugárral működő gépek.
A heveder tisztítása gumi, kerámia vagy műanyag betétes lehúzó tisztítóval történik. Ezt a hajtófejen helyezik el az anyagleadás után. A lehúzók számát a szennyezettség foka határozza meg, nagyon tapadós, szennyező anyag esetén két vagy több lehúzót is alkalmazhatnak (Dr. Dakó, 1997). Ilyen lehúzó szerkezetet alkalmaznak az Alsózsolcai Kavicsbánya szállítószalagjainál is (13. ábra).
16
13. ábra Hevedertisztító berendezés (szerző saját szerkesztése)
3.3.Gumihevederes szállítószalagok tűzvédelme A külfejtéses szalagok esetleges oltása nem koncentráltan zajlik, mivel több km hosszú szakaszra is kiterjedhet. Az oltás nehézségeire való tekintettel elsősorban a tüzek megelőzésére törekednek. Legfőbb tűzveszélyek a szalagok esetén: -
heveder megcsúszása a hajtódobon
-
helytelenül beállított vagy elromlott fékrendszerek
-
elektromos zárlatok
-
tönkrement görgők csapágymelegedése, izzása
-
emberi gondatlanság (tűzrakás, gondatlan hegesztés).
A tűzesetek elleni védekezésre a hajtófejeknél kezelő felügyelettel, illetve tűzoltó készülékek elhelyezésével lehet felkészülni. Ezen kívül célszerű olyan görgőket alkalmazni, amelyek nem tartalmaznak éghető anyagot a belső szerkezetükben sem. A gumírozott görgők kialakításának is olyannak kell lennie, hogy a csapágyazás
17
környezetét szabadon kell hagyni a jobb hőelvezetés miatt. További veszélyt jelent még a szövetbetétes szalagok esetén a szélgumi lekopása után kibomló betétszálak, amelyek a görgők tengelyvégeire csavarodhatnak, és a csapágy melegedése, izzása estén meggyulladhatnak. Görgőcsapágy által keltett tűz során azonnali beavatkozás hiányában a heveder
meggyulladhat,
amely nagy károkat
okozhat.
Nagy
külfejtésekben az oltáshoz szükséges vizet a pálya mentén műanyag csőrendszerben vezetik. Görgőtűz észlelése során a szalagot nem szabad leállítani, csak az oltás elvégzése után.
3.4. Biztonságtechnikai előírások A szalagok üzemeltetése igen balesetveszélyes, hiszen az itt előforduló balesetek jelentős része súlyos vagy halálos kimenetelű, ezért a biztonsági előírások betartása és a munkavédelem nagyon fontos. A biztonsági előírások a következőkben jelennek meg: -
bányahatósági előírások
-
ide vonatkozó szabványok
-
üzemen belüli szabályzatok
-
kezelési és karbantartási útmutatók.
A balesetek történhetnek emberi mulasztásból, ismerethiányból illetve műszaki hibából. Gyakran előforduló baleseti okok: -
mozgó hevederre való feljutás
-
váratlan indulás következtében leugrás
-
alsó hevederágra való beesés
-
heveder és dob közé való beesés, becsúszás
-
kapcsolóházban történő kis- vagy nagyfeszültségű áramütés
-
heveder csere alkalmával a behúzás alatti heveder kipattanása.
Az érvényes előírások és szabályzatok betartásával a balesetek megelőzhetőek, ezért a munkafelügyelet és a munkavédelem fontos része (Dr. Dakó,1997).
18
3.5. Szalag működéséhez szükséges vonóerő szükséglet A hevederes szállításhoz szükséges vonóerő két részből tevődik össze, az egyik a mozgatási erő, a másik az emeléshez szükséges erő. A mozgatási ellenállás áll a pálya, a mellék- illetve a járulékos ellenállásokból. A pályaellenállás a szalagpálya teljes hosszán fellép és egyenletesen oszlik el. Bele tartozik a görgők futási ellenállása, amelyet tulajdonképpen a csapágyazás befolyásol. Meghatározhatja a kenőanyag keveréke, a csapágytömítés súrlódása és a golyóscsapágy gördülési ellenállása. Mindez függ a sebességtől és a hőmérséklettől. A görgők és a heveder közötti gördülési ellenállást a borítógumi belső súrlódása okozza. Ez azt jelenti, hogy amikor a heveder találkozik a görgővel, akkor deformálódik. Minél nagyobb a görgő átmérője, az ellenállás annál kisebb, valamint ezen kívül függ még a terheléstől is. A következő része a heveder és az anyag mángorlási ellenállása. Ez a belső súrlódásnak köszönhetően jön létre. A gyakorlatban ez a mángorlási ellenállás azt jelenti, hogy két görgő között a heveder az anyaggal belóg, így mikor az a görgőhöz ér kissé feltorlódik, majd a görgő tetejére érve szétterül a hevederen. Ezt a belógást a húzóerő növelésével lehet csökkenteni. Az ellenállás következtében pedig nő a vonóerő szükséglet. A pályaellenállásokat számítás során, egy tapasztalati úton meghatározott pálya ellenállási tényezővel (f) veszik figyelembe. ennek a f-nek az értéke a következők szerint változik: - jó állapotú szalagpálya esetén: f=0,018 - átlagos szalagnál: f=0,02-0,022 - rossz, fagyveszélyes környezetben: f=0,024-0,03. A mellékellenállás áll a dobok forgatási ellenállásából, a heveder hajlítási ellenállásából a dobon, a heveder és a dobtisztítók ellenállásából valamint az anyag feladásának az ellenállásából. Ezen ellenállások összességében egy C korrekciós tényezővel vehetőek figyelembe. Száz méternél nagyobb szalagpálya hossz esetén
, ahol L a pálya hosszát jelöli méterben. Ezek után már felírható, hogy a szállításhoz szükséges vonóerő hogyan is számítható:
19
Külön kifejtve a mozgatáshoz szükséges erőt: (
felső ágon-
)
(
alsó ágon-
)
-
L: pályahossz [m]
-
f: pálya ellenállási tényező
-
g: nehézségi gyorsulás (9,81 m/s2)
-
qa: anyag folyóméter tömege [kg/m]
-
qh: heveder folyóméter tömege [kg/m]
-
qg,f: felső ági görgő folyóméter tömege [kg/m]
-
qg,a: alsó ági görgő folyóméter tömege [kg/m]
-
α: pálya emelkedési szöge [°]
Emeléshez szükséges erő számítási képletei: (
felső ágon:
)
alsó ágon: Ezeket a képleteket összevonva és a C korrekciós tényezővel kiegészítve a következőt kapjuk: -
felfelé szállítás: (
-
)
lefelé szállítás: (
)
3.6. Parti szállítószalag műszaki paraméterei A part menti gumihevederes szállítószalag három részből tevődik össze. Az úszó szalagról a kitermelt anyag az 1. számú szalagra kerül. Innen egy 32 méter hosszú átrakó szalag után a 2. számú szállítószalagra jut. Ennek a három szalagnak a paramétereire lesz szükségünk. Egy szállítószalag műszaki jellemzőit, mint például a 20
görgők és dobok geometriai adatait és a szalag fizikai jellemzőit vehetjük katalógusokból, de pontosabb eredményt kapunk a számítások során, ha lemért és ellenőrzött adatokkal számolunk. Ennek megvalósítása érdekében mérőszalag segítségével megmértem a geometriai paramétereket, valamint egy villamosmérnök szakember közreműködésével a hajtódobok fordulatszámát és a villamos szekrényben mért, terhelés alatt felvett áram erősségét. Ezek táblázatba foglalva a következő adatok: 2. táblázat A part menti szalag műszaki paraméterei 1.
2.
átrakó 1-ről
700
700
700
500
500
500
szalagváz [mm]
325110
429000
32020
szalaghossz [mm]
684200
861800
67840
800
800
800
10
10
10
75,6
76
68
40
75
15
Part menti szalag hajtódob átmérő [mm] fordítódob átmérő [mm]
szalag szélesség [mm] szalag vastagság [mm] fordulatszám [1/min] motor teljesítmény [kW] felső görgő (gumi) [mm]
110x380
felső görgő [mm]
135x380
110x380
140x380
alsó görgő [mm]
110x1150
89x1150
89x1145
hajtódob csapágy
SN 520
SN 220
SN 520
felvett áram [A]
57
92
17
felvett teljesítmény [kW]
21,66
34,96
6,46
névleges áram [A]
82
148
32
anyag fm. tömege [kg/m]
35
36
39
sebesség [m/s]
2,77
2,78
2,49
Qt [t/h]
348,95
360,82
349,75
(szerző saját szerkesztése) 21
A táblázat számolt értékeit excel táblázatban végeztem el a következő képletek alapján: -
felvett teljesítmény [kW]: If : felvett áram erőssége [A]
-
(
szalag sebessége [m/s]:
)
D: hajtódob átmérője [mm] f: fordulatszám [1/min] -
szállítási kapacitás [t/h]: : anyag folyóméter tömege [kg/m] v: szalag sebessége [m/s]
A táblázat alapján megállapítható, hogy a három szalag közül az 1-es szalag a leggyengébb, így annak a terhelhetőségét kell figyelembe vennünk. Ennél a szalagnál továbbá azt is figyelembe kell venni, hogy a termelőgép átállásai miatt folyamatos hosszváltoztatásra van szükség, így a motornak és hajtóműnek ezeket a változásokat is ki kell bírnia.
22
4. A termelés vizsgálata
Az Alsózsolcai Kavicsbányában jelenleg egy darab MBA-110 típusú kotrógép üzemel, és ennek a gépnek a termelési kapacitásához van méretezve a szállítószalag is. Első feladatomként a műszakjelentések segítségével meghatározom, hogy valójában mekkora kotrási teljesítménnyel dolgozik a termelőgép. A termelés maximális kapacitásának meghatározásához a 2013. évi május havi műszakjelentést valamint az osztályozó berendezésnél lejegyzett valós termelési időt tartalmazó jegyzéket vettem alapul, mivel ebben a hónapban viszonylag egyenletes volt a termelés, valamint nem történt nagyobb műszaki meghibásodás, ami több napos termeléskiesést okozott volna. A műszakjelentésben megtalálható a műszak során dolgozók névsora, a törő berendezésen feldolgozott kavicsmennyiség, a kitermelt anyag kanál számban mérve, továbbá az utóosztályozónál feldolgozott anyag tonnában, ezen kívül a kiesett munkaórák száma és azok okai időre lebontva. A valós termelési idő jegyzéke percre pontosan tartalmazza a gép üzemelésének idejét, amely fontos momentuma az óránkénti átlagos termelés meghatározásában. 4.1. Termelési idő műszakonként A kotrógépet műszakonként általában két ember működteti, mert a feladatkörükbe nem csak a termelőgép üzemeltetése tartozik, hanem ők felügyelik a szita, valamint az úszópontonos szállítószalag működését. A délelőttös és délutános műszakok változó hosszúságúak, jelen esetben a hónap első pár napjában 8, míg a további időszakban 10 órás műszakokban dolgoztak a munkások, amelynek oka a kereslet változása. Ezen kívül a termelést nagyban befolyásolja a gép meghibásodása, áramszünet, az időjárás valamint a kotrógép átállása is időigényes folyamat. Ezeknek a megoszlását május hónapban az 14. ábrán látható körcikk diagrammal szemléltetem.
23
5 7,5
21
0
folyamatos karbantartás javításon felüli állás géphiba 3
áramszünet időjárás átállás
44,333
14. ábra Termeléskiesés idő szerinti megoszlása (szerző saját szerkesztése)
A diagramról leolvasható, hogy a géphibák és a folyamatos karbantartás miatt áll leggyakrabban a termelés. A hónapban ledolgozott teljes munkaórák száma 389 óra, ebből pedig az előbb szemléltetett okok miatt kicsivel kevesebb, mint 81 órányi termeléskiesés volt. 4.2. Termelt mennyiség maximumának meghatározása A termelt anyag kanálszáma az óránkénti átlagtermeléssel együtt az 3. táblázatban és az 15. ábrán lévő diagramon szerepel. Itt feltüntetve a műszakjelentésben szereplő és a gép valós üzemideje alapján meghatározott mennyiségeket, valamint a hónapban összesen kitermelt anyag mennyiségét és az átlagos óránkénti termelést. A szürkével szedett rész a munkaszüneti napokat jelöli.
24
3. táblázat Május havi termelés napi lebontásban
nap 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. össz átlag
termelés (kanál) 202 297 485 472 495
kanál/h 16,83 12,82 21,55 21,43 22,52
510 286 424 106 216
153 0 174 70 315
0 240 334 329 373
334 294 163 6272
kanál/h (valós)
valós termelés (h)
23,71 25,76 24,26 26,44
termelés (h) 12,00 23,50 22,50 22,00 22,00
22,31 18,85 19,27 14,50 15,74
26,10 16,02 18,65 22,22 18,94
22,83 15,33 22,00 10,00 14,30
19,45 16,92 22,76 1,89 11,46
20,23
28,40
23,20 21,54 22,49
34,05 22,73 15,81
7,50 0,00 7,50 3,25 14,00
6,15 0 5,11 3,08 9,17
15,67 22,27 21,93 24,08
22,74 27,94 26,20 27,65
0,00 15,50 15,00 15,00 15,50
0 11,03 12 12,62 13,55
23,00 21,75 24,45
27,29 30,09 27,58
14,50 13,66 6,66 314,53
12,25 9,82 5,91 242,7
20,31 24,63 (szerző saját szerkesztése)
25
0 12,42 18,96 19,4 18,75
40 35 30
kanál/h
25 20
termelés valós termelés
15 10 5 0 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31
nap 15. ábra Óránkénti termelés (szerző saját szerkesztése)
A diagramon látszik, hogy vannak egyenletes szakaszok, és vannak olyan napok, amikor a két adat eltér egymástól. Ennek több oka lehet, például a műszak során valamilyen műszaki hiba keletkezett, a termelőgépet kezelő személyzet különböző módon végezte a munkáját, vagy éppen a dokumentációt kissé pontatlanul vezették. Ami viszont jól meghatározható az adattábla alapján, hogy az átlagos óránkénti termelés 20 és 25 kanál/h között van. De mivel nekünk a parti szalag maximális terhelését kell meghatároznunk, ezért a diagram alapján a legkiugróbb értékkel kell számolnunk, aminek értéke: Qk = 34,0509 kanál/h. Egy kanál térfogata Vk = 4 m3, így a szállítószalagra
⁄
szállítási teljesítmény jut. 26
⁄
Mivel vízzel átitatott homokos kavicsról van szó, így annak a sűrűségét a 4. táblázat alapján, közelítőleg = 2,2 t/m3-nek vettem. Ebből adódóan a t/h-ban kifejezett szállítási teljesítmény:
⁄
⁄
⁄
4. táblázat Szállított anyag jellemzői Szállított anyag
Testsűrűség [t/m3]
Önbeálló rézsűszög [°]
Maximális szalagemelkedés [°]
Meddő
1,6-1,7
15
17
Barnaszén nedves
0,9
15-20
18-20
Osztályozatlan kavics
1,8
15
18-20
Osztályozott kavics
1,5-2,5
18
12-15
Kavics és homok (vizes)
2,0-2,4
15
20
Agyag (nedves)
1,8
15-18
18-20
(szerző saját szerkesztése)
27
5. A parti szállítószalag méretezése A part menti szalagot két azonos típusú kotró üzemelésére kell méretezni, így a szállítási teljesítmény a következő képen változik: ⁄
⁄
Alapadatok: -
szállítandó anyag:
-
az anyag tulajdonságai:
nedves homokos kavics
térfogatsúlya:
⁄
szemnagysága: -
szükséges szállítóteljesítmény:
-
szállítási út: szintes, hossza
⁄
A homokos kavics feladása az 1-es szalag kezdőpontjában történik az úszó szalagról, majd a szalag végén egy átadószalagra, ahonnan a 2-es szalagra kerül a termelvény. Az anyag leadása a 2-es szalag végén történik. A szállítószalag üzemórája változó a műszakok hossza miatt, de számoljunk a maximális napi 20 órás üzemeléssel. A szállítási teljesítményt a biztonság érdekében növeljük meg 30%-al. Így a kívánt legnagyobb szállítóképesség: ⁄
⁄
Ebből adódóan a volumetrikus szállítási teljesítmény: ⁄ ⁄
⁄
A heveder szélessége így már meghatározható a sz. táblázat alapján Qv , h és ismeretében, háromgörgős elrendezés esetén, ahol β = 45°, 1000 mm széles hevedert 28
javasol. Innen a heveder sebességének meghatározásához a következő képletet alkalmazzuk:
Ahol: - Qv: volumetrikus szállítási teljesítmény [m3/h] - A: szállítási keresztmetszet [m2] - c1, c2: teljesítménycsökkentő tényezők.
5. táblázat Szállított anyag keresztmetszete Rézsűszög β = 15°
Heveder szélesség [mm]
Görgő dőlésszöge 20°
35°
45°
650
0,0366
0,0456
0,049
800
0,0574
0,0714
0,0767
1000
0,0935
0,1163
0,1247
1200
0,137
0,1705
0,1828
1400
0,1903
0,2368
0,2536
1600
0,2519
0,3134
0,3355
(szerző saját szerkesztése) 6. táblázat Teljesítménycsökkentő tényező értéke a rézsűszög függvényében δ
0
4
8
12
14
16
18
20
22
24
c1
1
0,99
0,97
0,95
0,93
0,91
0,88
0,85
0,81
0,78
(szerző saját szerkesztése)
A szállítási keresztmetszet az 5. táblázat alapján A = 0,1247 m2 , a c1 = 0,85 és a c2 = 1 adódik a 6. táblázat alapján. Ezen értékek ismeretében a sebesség már számolható.
29
⁄ ⁄
A szabvány alapján az 1000 mm széles heveder sebességének legalább 2,5 m/s-nak kell lennie, ezért csökkentenünk kell a heveder szélességét 800 mm-re. Így A = 0,0767 m2, c1 = 0,85, c2 = 1, a sebesség eredménye pedig módosul.
⁄ ⁄
5.1. Az 1-es part menti szalag méretezése A következő lépésben a hajtás teljesítményszükségletét kell meghatároznunk. Ehhez a heveder meghajtásához való erőszükségletet állapítjuk meg. Ez az erő egyenlő a hajtó dobon fellépő kerületi erővel, amely több részből tevődik össze. A legelső ilyen erő maga a heveder vontatásához szükséges húzóerő a következő képlet alapján, ahol a görgők folyóméter tömegét a 7. táblázat, a heveder négyzetméter súlyát pedig a 8. táblázat mutatja: (
)
Ahol: -
C: korrekciós tényező
-
L: szalag hossza [m]
-
f: pálya ellenállási tényező
-
g: nehézségi gyorsulás [m/s2]
-
qa: anyag folyóméter tömege [kg/m]
-
qh: heveder folyóméter tömege [kg/m]
-
qg,f: felső görgő folyóméter tömege [kg/m]
-
qg,a: alsó görgő folyóméter tömege [kg/m].
30
Alapadatok:
-
L = 325,11 m
-
g = 9,81 m/s2
-
f = 0,022
-
qg,f = 15,6 kg/m ⁄
-
⁄
⁄
-
⁄
⁄ ⁄
-
⁄
⁄
7. táblázat Görgők folyóméter tömege B [mm]
650
800
1000
1200
görgő ø [mm]
görgők száma 1
2
3
88,9
5,5
6,3
7
108
8
9
9,8
133
10,8
12,1
13,1
88,9
6,7
7,4
8,3
9
108
9,8
10,6
11,6
12,4
133
13,3
14,2
15,6
16,3
108
11,7
13,2
13,6
14,2
133
15,9
17,8
18,2
18,9
159
21,9
24,7
26,3
28
108
14,2
15
16,3
16,3
133
19,3
20,5
22,3
21,7
159
26,1
28
24,5
31,9
(szerző saját szerkesztése) 31
5
-
8. táblázat Heveder négyzetmétersúlya
Heveder betétszáma és típusa
Felső és alsó borítógumi vastagság [mm] 2/1,5
3/2
4/2
5/2
Heveder négyzetmétersúlya [N/m2]
2
B63
69
88
99
121
3
B63
84
102
113
136
4
B63
99
117
128
150
5
B63
112
131
142
165
2
R 125
72
89
101
124
3
R 125
88
108
117
140
4
R 125
104
121
133
156
5
R 125
120
138
141
172
3
EP 125
78
95
107
130
4
EP 125
90
108
119
142
5
EP 125
103
120
132
155
(szerző saját szerkesztése)
Számítás:
( ⁄
(
) ⁄
⁄
⁄
A második erő az anyag feladásánál a gyorsításához szükséges erő:
32
⁄ )
Ahol: -
Qmax: szállítási teljesítmény [kg/s]
-
v: heveder sebessége [m/s]
-
v0: anyag kezdeti sebessége [m/s].
-
Qmax=779,0845 t/h=216,4124 kg/s
-
v=1,509 m/s
-
v0=0 m/s
Alapadatok:
Számítás: ⁄
⁄
⁄
Mivel kiegészítő berendezések nincsenek, valamint a szalag szintes kialakítású ezért már csak egy erő számítása szükséges, ez pedig a heveder és dobtisztítók súrlódásából adódó erő:
Ahol: -
p: tisztító vonalnyomása [N/m]
-
l: tisztító berendezés hossza [m]
-
µ: súrlódási tényező.
Ebben az esetben a hevedertisztító hossza megegyezik a gumiszalag szélességével, vagyis l = 800 mm, a gyakorlatban a p = 200-500 N/m, a µ = 0,6-0,8 közötti érték. Ebből adódik, hogy ⁄
33
Így a teljes erőszükséglet:
Ezek után már meghatározható a hajtáshoz szükséges motorteljesítmény:
Az =
és v = 1,508 m/s
⁄
Ez azt jelenti, hogy egy 30 kW-os motor képes működtetni a szállító berendezést. A következő lépésben meghatározzuk a heveder hajtásának típusát, amely lehet egy vagy többdobos. Egydobos hajtás esetén az átvihető kerületi erő (16. ábra)
Itt: -
F: meghajtás erőszükséglete
-
T1: felső ágon a hevederben ébredő erő
-
T2: alsó ágon a hevederben ébredő erő.
34
16. ábra Hevederben ébredő erők vázlata (szerző saját szerkesztése)
Maximális húzóerő a hevederben: Előfeszítő erő meghatározása a következő képlet alapján:
Ahol: -
F: meghajtás erőszükséglete
-
µ: súrlódási tényező
-
α: a heveder dobra való felfutása és lefutása közötti kerületi szög.
A µ súrlódási tényező, mivel enyhén poros nyirkos körülmények között vagyunk, a dob felülete pedig gumi hornyokkal ellátott, ezért µ = 0,35-0,4 a 9. táblázat megfelelő értékeinek kiválasztásával, az α maximális értéke 225°, így mi számoljunk ezzel az értékkel, természetesen radiánba átváltva, α = 1,25*π.
35
9. táblázat Súrlódási tényező értéke A dob felülete üzem közben
Hajtódob felülete
nedves v. erősen poros
nyirkos v. poros
száraz
Sima acél
0,10-,15
0,15-0,20
0,30
Alumínium
0,15-0,20
0,25-0,30
0,40
0,15-0,20
0,20-0,30
0,40
0,30-0,35
0,35-0,40
0,50
0,35-0,40
0,40-0,45
0,55
Gumival bevont Hornyolt gumibevonat Kerámia bevonat
(szerző saját szerkesztése)
Az adatokat behelyettesítve a csúszásmentes működéshez szükséges előfeszítő erő:
A heveder belógását is ki kell számolnunk, mert a feszítés során a belógást akadályozó erő és az előfeszítő erő közül a nagyobbat kell figyelembe venni.
Ahol: -
qh: heveder folyóméter tömege [kg/m]
-
g: nehézségi gyorsulás [m/s2]
-
t: görgőosztás [m]
-
a: belógás mértéke [m].
-
qh = 8,807 kg/m
-
g = 9,81 m/s2
-
t=3m
Adatok:
36
-
a = 0,01*t = 0,01*3 m = 0,03 m
Számítás: ⁄
⁄
Tehát mivel az előfeszítő erő nagyobb a belógást akadályozó erőnél, ezért a súlyfeszítésnél a T = 5567,14 N-t kell alkalmazni. Innen a maximális húzóerő:
A hevedert az MI 8634 szerint választjuk ki, innen a betétek száma az alábbi képlet alapján határozható meg:
Ahol: -
z: betétek száma
-
n: biztonsági tényező (6-10)
-
Kz: hevederbetét szakítószilárdsága [N/cm]
-
Tmax: maximális húzóerő [N]
-
B: heveder szélessége [mm].
Az n=8 értéket vesszük, és így a számítás a következők szerint alakul:
⁄
37
10. táblázat Heveder betétek száma Betéttípus Fajlagos szakítószilárdság z*Kz [N/cm]
B63
R1 25
EP 125
Betétszám 1000
2
1250
2
1600
3
2000
2
2
2500
4
2
2
3150
5
3
3
4000
4
4
5000
4
4
(szerző saját szerkesztése)
A 10. táblázat szerint kiválaszthatjuk a hevedert a z*Kz szorzat alapján. Ebből adódik, hogy a B63 típusú heveder 4 betéttel megfelelő a szállítószalag üzemeltetéséhez. Ezután a dobok átmérője is meghatározható az előbbi összefüggés alapján. Itt a heveder kihasználási fokát vesszük figyelembe, amely értéke 0,3 és 0,8 között változhat.
Innen:
⁄
38
Azaz a heveder 88%-os kihasználású húzással szemben. A heveder típusa és a kihasználási fok alapján a 11. táblázatból kiolvasható a legkisebb hajtódob átmérő, amelynek a legkisebb értéke 500 mm, míg a terelődobé 315 mm-nek adódik. 11. táblázat Hajtódob átmérő értéke Dob jellege
Hajtóés feszítő dob
Kihasználtság [%]
heveder típus
60-100
30-60
0-30
60-100
terelő dob
30-60
0-30
Betétszám 2
3
4
5
B63, EP125
250
400
500
630
R1 25
315
500
630
800
B63, EP125
200
315
400
500
R1 25
250
400
500
630
B63, EP125
160
250
315
400
R1 25
200
315
400
500
B63, EP125
160
250
315
400
R1 25
200
315
400
500
B63, EP125
125
200
250
315
R1 25
160
250
315
400
B63, EP125
100
160
200
250
R1 25
125
200
250
315
(szerző saját szerkesztése)
5.2. Az 1-es szállítószalag húzóerő diagramjának meghatározása A húzóerő diagram meghatározásához először szükséges az ágankénti erőigényt kiszámolni. Az 1-es szalag elvi vázlatát mutatja az 17. ábra.
39
17. ábra Az 1-es szállítószalag elvi vázlata (szerző saját szerkesztése)
Ennek az ábrának megfelelően számoljuk ki az ágankénti erőt. Ehhez az alapadatok a következőek: -
L = 325,11 m f = 0,022 g = 9,81 m/s2 qh = 8,807 kg/m qa = 143,414 kg/m qg,a = 3,267 kg/m qg,f = 15,6 kg/m
Számítás:
(
)
(
⁄
(
⁄
)
⁄
⁄
⁄ )
(
⁄
⁄ ) A következő lépésben a feladásnál fellépő erőt számítom ki, mivel ez a diagram lefutásában szakadást okoz. Az ehhez tartozó adatok: -
Qmax = 216,4124 kg/s 40
-
v = 1,509 m/s
Számítás: ⁄
⁄
A diagram elkészítéséhez már csak az ágankénti feszítőerőt kell meghatározni, amely a belógást mérsékli. Adatok: - qh = 8,807 kg/m - qa = 143,414 kg/m - g = 9,81 m/s2 - tf = 1 m - ta = 3 m - a = 0,01*t: aa = 0,03 m, af = 0,01 m Számítás: ⁄
(
⁄
⁄ )
⁄
⁄
Ezekből az értékekből már megrajzolható a húzóerő diagramja az 1-es szállítószalagnak (18. ábra). Először felvesszük a feszítőerőket a megfelelő ágakon, majd ezt követően úgy rajzoljuk meg az ágankénti erőt, hogy az a feszítőerőnél nagyobb érték legyen. Külön figyelni kell a feladás pontjában létrejövő szakadásra a diagramon.
41
18. ábra Az 1-es számú szállítószalag húzóerő diagramja
42
5.3. Az 2-es part menti szalag méretezése Az előző számításhoz hasonlóan számítható a 2-es szalag hajtásához szükséges paraméterek, azzal a különbséggel, hogy itt a szállítási távolság nagyobb, L2 = 429 m. A szállítási teljesítmény és a heveder sebessége megegyezik az 1-es szalag adataival, Qv = 345,1293 m3/h, valamint v= 1,509 m/s. A heveder meghajtásához szükséges húzóerő: (
)
A képletben változik C értéke, mivel ez függ az L nagyságától.
Számítás:
( ⁄
(
) ⁄
⁄
⁄
⁄ )
Az anyag feladásánál fellépő gyorsító erő F2, és a tisztító berendezés által keltett súrlódási erő F3 szintén megegyezik az 1-es szalag eredményeivel, azaz:
43
Ebből adódóan a teljes erőszükséglet a heveder hajtásához:
Tehát a hajtáshoz szükséges teljesítmény = 0,85 esetén: ⁄
Ebből adódik, hogy a 2-es szalagot egy 37 kW-os motor már képes meghajtani. A következő lépés itt is a maximális feszítőerőt határozzuk meg. mivel itt is egydobos hajtást veszünk figyelembe a maximális húzóerő az előzőekkel azonosan:
Ebből az előfeszítő erő:
A heveder belógását megakadályozó feszítő erő egyezik az 1-es szalagéval: ⁄
⁄
Itt is látszik, hogy az előfeszítő erő nagyobb, mint a belógás elleni feszítő erő, ezért a nagyobb erővel számolunk:
44
A heveder betétszáma most már meghatározható:
⁄
A táblázatból kiválasztjuk a megfelelő heveder típust, amely az R1 25 típusú 3 betétes heveder. Ezt követően meghatározható a hajtó- és terelődob átmérője a kihasználási fok alapján:
⁄ Ez azt jelenti, hogy a heveder, húzással szembeni kihasználási foka 87%, a táblázat szerint pedig a hajtódob minimális átmérője 500 mm, a terelődobé pedig 315 mm. Mivel minden fontos paramétert meghatároztunk a szállítószalaghoz, ezek már összehasonlíthatóak a jelenleg üzemelő szalag jellemzőivel, amelyet a 12. táblázat mutat. 12. táblázat A jelenlegi és a tervezett szállítószalag jellemzői Part menti szalag hajtódob átmérő [mm] fordítódob átmérő [mm] szalagváz [mm] szalag szélesség [mm] szalag vastagság [mm] szalag sebesség [m/s] teljesítmény [kW] felső görgő [mm] alsó görgő [mm]
jelenlegi 1.
tervezett 2.
1.
2.
700
700
min. 500
min.500
500
500
500
500
325110
429000
325110
429000
800
800
800
800
10
10
10
10
2,77
2,78
1,509
1,509
40
75
30
37
135x380
110x380
135x380
110x380
110x1150
89x1150
110x1150
89x1150
(szerző saját szerkesztése) 45
Innen megállapítható, hogy a dobátmérők megfelelnek, a heveder szélessége és vastagsága is, valamint a görgők mérete is megfelelő. A motorok teljesítménye mindkét szalagnál nagyobb a szükségesnél, így azok biztosan képesek lesznek a szalag meghajtására. 5.4. A 2-es szállítószalag húzóerő diagramja A húzóerő diagram meghatározásához itt is először szükséges az ágankénti erőigényt kiszámolni. A 2-es szalag elvi vázlatát mutatja az 19. ábra hasonlóan az 1-es szalaghoz.
19. ábra A 2-es szállítószalag elvi vázlata (szerző saját szerkesztése)
Ennek az ábrának megfelelően számoljuk ki az ágankénti erőt. Ehhez az alapadatok a következőek: -
L = 429 m f = 0,022 g = 9,81 m/s2 qh = 8,807 kg/m qa = 143,414 kg/m qg,a = 3,267 kg/m qg,f = 15,6 kg/m
Számítás: ( ⁄
)
⁄
⁄ )
46
(
⁄
(
)
⁄
(
⁄
⁄ )
A következő lépésben a feladásnál fellépő erőt számítom ki, ami megegyezik az 1-es szalagnál fellépő erővel, mivel a tömegáram és a sebesség is megegyezik. Tehát a következőt kapjuk: Ffeladás = 489,85 N ≈ 0,49 kN
A diagram elkészítéséhez már csak az ágankénti feszítőerőt kell meghatározni, amely szintén megegyezik az 1-es szalagnál kiszámolt értékekkel. Tmin,f = 18666,1 N ≈ 18,7 kN Tmin,a = 3239,88 N ≈ 3,24 kN
Ezekből az értékekből már megrajzolható a húzóerő diagramja azt 2-es szállítószalagnak, amelyet a 20. ábra mutat.
47
20. ábra A 2-es szállítószalag húzóerő diagramja
48
6. A szállítószalag maximális hossza Az előző rész számításaiból látható, hogy a jelenleg üzemelő szalag a mostani távolságon két termelőgép termelvényét is képes elszállítani. A következő vizsgálatban megnézzük, hogy a szállítóberendezés milyen távolságig bővíthető. Mivel a 2-es szalag egy fix építésű szalag csak az 1-es szalagot vizsgáljuk, mert ennek a hosszát változtatják a kotrógép helyzetéhez képest. Ezen a szalagpályán egy 40kWos motor hajtja meg a 800mm széles hevedert. A szalag maximális szállítási ⁄ ,
teljesítménye Qv = 345,1293 m3/h, az anyag folyóméter tömege a hevederé
⁄ , az alsó és felső görgőé
⁄ , f = 0,022.
A teljesítményből kiindulva számolunk, a = 0,85, v = 1,509 m/s.
⁄ Ebből még le kell vonni az F2 = 326,57 N és a F3 = 197 N értékét.
Innen már számítható a legnagyobb hosszúság:
Ebből átrendezéssel kapható meg L:
49
⁄
⁄s
(
⁄
⁄
⁄
⁄ )
Az adatokból látható, hogy jelenleg a 40 kW-os motor 325,11 m hosszú szalagpálya működését látja el. Az előzőekben feltüntetett számítás alapján ekkora teljesítményű motorral 85%-os hatásfok és két azonos típusú kotrógép működése mellett képes meghajtani a 325,11 m-es szállítószalagot. Továbbá a jelenleg beépített hajtás a termelés irányához igazodva, akár 481 m-es szállítást is megfelelően ellát.
50
7. Összefoglalás
A szakdolgozatom a KŐKA Kft. Alsózsolcai Kavicsbányájának part menti szállítószalag rendszeréről, valamint annak lehetséges szállítási teljesítmény növeléséről szól. Munkám során a megfelelő eszközökkel és szakmai segítséggel felmértem a jelenleg üzemelő
szállítószalagok
műszaki
paramétereit,
továbbá
megvizsgáltam
a
műszakjelentéseket, amelyek alapján meghatároztam az óránkénti termelés átlagát, valamint legkiugróbb értékét. A következő lépésben már a szalagpálya szállítási teljesítmény változásával foglalkoztam, ahol a számításokban a kiugró értéket vettem alapul, mivel ilyen termelésre érdemes méretezni a szalagot. A maximális óránkénti termelésből, úgy, hogy immáron két MBA-110 típusú kotrógépet vettem figyelembe, a szállítási teljesítmény Qt = 599,2958 t/h-nak adódik. Ennek az értéknek és a két part menti szalag hosszának megfelelően méreteztem egy szállítószalagot. Az elvégzett számítások alapján az anyagmozgatást egy minimum 500 mm átmérőjű hajtódobbal, egy 800 mm széles hevederrel, amelynek sebessége 1,509 m/s, és egy a rövidebb 1-es szalag esetén 30, míg a hosszabb 2-es szalag esetén egy 37 kW-os motorral ellátott szalagpálya képes elvégezni. Ezzel a szalagpályával hasonlítottam össze a jelenleg üzemelőt, és azt az eredményt kaptam, hogy a beépített szállítórendszer képes ellátni a feltételezett terhelésnövekedés esetén is a termelvény eljutását az előosztályozó berendezésig. Utolsó lépésben még meghatároztam az 1-es szállítószalag hosszának növelhetését, mivel ennek a szalagpályának a hossza a termelés előrehaladása során folyamatosan változik. Itt a beépített 40 kW-os motort 85%-os kihasználással vettem figyelembe, és a sebességnek megfelelően kifejeztem a maximális erőszükségletet. Innen a heveder meghajtásához szükséges húzóerő meghatározható, és az alap képlet átrendezése után kifejezhető a szalagpálya hossza is, ami ebben az esetben L = 481,86 m-nek adódott. Tehát az 1-es szalag 481 m hosszúságig bővíthető. Mindent összevetve, a jelenleg üzemben lévő szalagrendszer képes ellátni egy esetleges kotrógép telepítés során fellépő plusz terhelést, illetve az 1-es parti szalag hossza még növelhető a hajtás megváltoztatása nélkül is.
51
Contraction
My dissertation reads for thesystem of coastal conveyor belt in gravel mine of Alsózsolca and the possible increase of transport performance. During my work I measured mechanical parameters of operating conveyor belts and I examined the shift reports which help I determined average production per hour and maximum. After I was engaged transport performance changing of conveyor belt line, where I take based the maximum value because the conveyor belt is worth measurement to this production. The transport performance issue Qt = 599,2958 t/h from the maximum production per hour, so that I had allow two type of MBA-110 excavators. I measured a conveyor belt accordingly value and length of two coastal conveyor belts. According to this calculations the conveyor belt line can do the conveyance of materials, what has a 500 mm daimeter of power- driven drum, a 800 mm broad of belt, which speed of 1,509 m/s, a 30 kW on first line and 37 kW of motor on second line. This conveyor belt line take after tha operating now and I get the product to the presort equipment. The last measure I determined increase of the first conveyor belt length, because this line length change continuous during theadvancement of production. Here Ihad allow 85% harnessing of the built in 40 kW motor and I expressed the maximum power accordingly speed. I can determine the pull power, which nedd to the drive of belt and after the basis formula rearrange Ican express the line length, what is L = 481,86 m. Everything should compare, the length of first coastal conveyor belt can increase without the power-driven changes.
52
Irodalomjegyzék
Dr. Bocsánczy J. (1974): Bányászati szállítóberendezések (Tankönyvkiadó, Budapest, 1976) 11-23; 30-51 Dr. Bőhm J., Dr. Buócz Z. és Dr. Szarka Gy.(2007): Kavicsbányászati technológiák (Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2007) 1-2 Dr. Dakó Gy. (1997): Külfejtések művelése (Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc, 1997) 11-23 Alsózsolcai Kavicsbánya Technológiai Gépkönyve 4-11 Alsózsolcai Kavicsbánya Műszakjelentése (2013) 23-24 Alsózsolcai Kavicsbánya Műszaki Üzemi Terv (2009) 4 A kavicsbányászat környezeti hatásai: Dr. Bőnm J., Dr. Buócz Z. és Dr. Csőke B. (2013.11.15) 1-2 http://www.kokakft.hu/ 2-3 http://www.kokakft.hu/alka.htm 3-4
53
