Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
A. van Nieuwenhuijzen The stability of pipe conveyors - A numerical investigation into the effect of the troughability of a conveyor belt on the stability of pipe conveyors.
Computeropdracht, Rapport 2005.TL.7000, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Er bestaan geen normen wat betreft het ontwerpen van pijpbandtransporteurs. De afwezigheid van deze normen veroorzaakt een lage efficiëntie wat betreft het ontwerpproces van een pijpbandtransporteur. Daarom is het interessant om het effect van de trogbaarheid van de transportband op de stabiliteit van de pijpbandtransporteur te onderzoeken. De stabiliteit van de pijpbandtransporteur is de mate waarin de pijpbandtransporteur de vorm van een pijp kan handhaven. Dit is onderzocht met behulp van twee modellen, die zijn gebouwd in Ansys, een eindige elementen software pakket. Dit zijn het trogmodel en het pijpmodel. Het trogmodel is gebouwd in overeenstemming met de norm ISO 703-1 [ISO 703-1, 1999] en wordt gebruikt om de trogbaarheid van de transportband in een parameter uit te drukken. Het pijpmodel wordt gebruikt om het effect van de trogbaarheid van de transportband op de stabiliteit van de pijpbandtransporteur te onderzoeken.
Voor dit numerieke onderzoek is een st2400 transportband van Taeryuk gebruikt als basis voor de gemodelleerde transportband. De binnenste laag van de gemodelleerde transportband bestaat uit staalkabels en het rubber tussen deze kabels. Deze laag wordt als één laag gemodelleerd. De
materiaaleigenschappen van deze laag zijn bepaald met formules die afkomstig zijn van W.D. Callister Jr Materials science and engineering - An introduction [5e dr, New York, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-32013-7 (1999)]. Alle gemodelleerde lagen bestaan uit lineair elastisch materiaal, maar niet elke laag bestaat uit hetzelfde materiaal. Daarom verschilt de materiaaleigenschappen soms per laag, afhankelijk van het materiaal van de
desbetreffende laag.
Het trogmodel bestaat uit een gedeelte van de transportband met een lengte van 150mm. Ditmodel wordt belast door zijn eigen gewicht. De maximale doorbuiging (F) wordt bepaald met ditmodel voor verschillende waarden voor de elasticiteitsmodulus in de x-richting van de binnenste laag van de transportband (Ex layer4). De x-richting is gelijk aan de richting van de breedte van de band. Met behulp van deze resultaten wordt de ratio F/Wbelt bepaald, waarin Wbelt gelijk is aan de breedte van de band. Deze ratio is de parameter die een waarde geeft voor de trogbaarheid van de transportband. Het pijpmodel bestaat uit het gedeelte van een pijpbandtransporteur tussen twee oplegpunten. De krachten in dit model zijn de zwaartekracht, de
trekkracht in de transportband en de beginspanningen, die veroorzaakt worden door het feit dat de transportband in de vorm van een pijp wordt gevouwen en dat de transportband voorgespannen wordt. Er is geen materiaal aanwezig aan de binnenkant van de pijpbandtransporteur. Met behulp van ditmodel worden de verplaatsingen van sommige knooppunten bepaald voor verschillende waarden voor Ex layer4 om de invloed van de trogbaarheid van de transportband op de stabiliteit van de pijpbandtransporteur te bepalen.
Aan de hand van de resultaten van het numerieke onderzoek in Ansys kan er geconcludeerd worden dat de pijpbandtransporteur stabiel is wanneer de waarden voor F/Wbelt variëren tussen de 0.12 en 0.36. Er ontstaat namelijk een opening tussen de twee zijdes van de transportband als F/Wbelt kleiner wordt dan 0.12. Als F/Wbelt groter wordt dan 0.36, dan verliest de transportband contact met de bovenste drie rollers. Dit geldt voor een st2400 transportband van Taeryuk met een pijpdiameter van 0.49m en de lengte tussen twee oplegpunten hierbij is gelijk aan 2m.
De aannames die gemaakt zijn tijdens het maken van het model moeten tijdens een verder onderzoek geverifieerd worden. Dit kan gedaan worden met behulp van een experimentele testopstelling, waarbij dezelfde verplaatsingen worden bepaald als de verplaatsingen die met het pijp en trogmodel zijn bepaald. Andere aanbevelingen zijn om de invloed van andere parameters op de stabiliteit van de pijpbandtransporteur te bepalen en om een meer geavanceerde versie te maken van het pijpmodel die wel rekening houdt met het getransporteerde materiaal of eenmodel met meerdere oplegpunten.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
