Введение Увеличение грузопотоков сыпучих грузов, глобализация перевозок и интенсификация логистических процессов создают необходимость дальнейшего развития и совершенствования способов их транспортировки и хранения. Доля насыпных грузов в общем объеме грузовых перевозок весьма значительна. Особое место занимают перевозки зерновых грузов. По данным главы Минсельхоза РФ Н. Федорова, логистические мощности портов России рассчитаны на вывоз зерновых в объеме 40 млн т в год. Традиционной и наиболее экономичной является бестарная перевозка зерновых грузов с промежуточным хранением в складах силосного типа. Базисным оборудованием для перевалки таких грузов в речных и морских портах являются машины непрерывного транспорта, пневмоустановки, грейферные краны и погрузчики. Возрастающий грузооборот зерновых терминалов портов предусматривает внедрение новых энергосберегающих и экологически чистых технологий и модернизацию существующего оборудования, увеличение производительности, надежности и безопасности процессов транспортировки, перегрузки и хранения зерна в порту. Основные проблемы, которые возникают при работе с мелкозернистыми, пылевидными, склонными к образованию взрывоопасных сред грузами, являются: - интенсивное пыление, которое приводит не только к потерям груза на причалах портов (1-3 % годового грузооборота), но и к негативному воздействию на окружающую среду, ускоряет износ деталей машин; - потеря груза при его перегрузке грейферными кранами и конвейерными системами (0,1-0,5 % годового грузооборота); - отказ перегрузочного оборудования из-за недостаточной надежности и тяжелых условий эксплуатации. На зерновых терминалах астраханских речных портов при перегрузке зерна используются в основном конвейерные системы, в составе которых значительное место занимают ленточные транспортеры. Для достижения высокой производительности скорость движения ленты должна составлять не менее 1-3 м/с, а протяженность трассы - 100 м и более. При этом сыпучий груз на ленте и само ленточное полотно испытывают значительные динамические нагрузки. При перемещении груженого ленточного полотна по роликоопорам наблюдаются пространственные колебания высоких и низких частот. При совпадении частоты колебаний ленты с частотой собственных колебаний опорной конструкции возможен резонанс, резкое увеличение просыпания груза, нарастание нагрузок на элементы конвейера. Провисание ленты при прохождении через роликовые опоры вызывает поперечные колебания, частота которых зависит от ее натяжения. Параметры поперечных колебаний можно определить, рассматривая ленту с грузом как однородную струну, находящуюся под натяжением и движущуюся относительно опор [1]. Частота поперечных колебаний, Гц: , где F - натяжение ленты, Н; ρ - линейная плотность ленты с грузом, кг/м; l - расстояние между опорами, м; υ - скорость движения ленты, м/с. Продольные колебания ленты зависят от скорости распространения в ней упругой волны. Параметры продольных колебаний замкнутого тягового органа могут быть получены, если рассматривать его как стержень с распределенной массой [1]. В этом случае средняя частота колебаний основного тона, Гц: , где a - приведенная скорость распространения упругой волны на рабочей и холостой ветвях тягового органа, м/с; L - расстояние между осями барабанов, м. Колебательные процессы в ленте запускаются при включении электродвигателя и особенно опасны при запуске загруженного конвейера. Появление ощутимых динамических нагрузок связано также с технологией загрузки и выгрузки ленточных конвейеров на разгонных участках, где наблюдается значительный износ ленты. При падении кускового материала в местах загрузки конвейера возникают быстро нарастающие удары. Нагрузка к ленте прикладывается в виде удара из-за выбора зазоров между ротором электродвигателя и элементами приводного барабана. Для уменьшения динамического ударного воздействия на полотно ленты поступающий груз должен иметь скорость по величине и направлению близкую к скорости движения ленточного полотна. Динамические нагрузки в ленте конвейера возникают по следующим причинам. 1. Порывы в местах износа, особенно опасные в местах стыковок, ранее подвергавшихся ремонту. 2. Пробуксовка полотна. 3. Отставание концевой части от головной для длинных конвейеров. 4. Износ и поломка деталей передач и металлоконструкции ленточного става. В результате снижаются надежность и безопасность процесса перегрузки, сроки службы элементов конвейера, увеличиваются простои оборудования, затраты на ремонт. Надежность ленточного конвейера определяется на основании расчета надежности его узлов и деталей. Согласно [2], выход из строя одного из основных элементов конвейера приводит к остановке (отказу) всей системы. Предупреждение отказов таких систем предусматривает необходимость оценки предельных значений, определяющих надежность параметров и диапазоны их безопасных изменений. Эти задачи решаются на основании статистики отказов или данных натурных испытаний. Однако для анализа сложных систем при требовании высокой надежности интерес представляют расчетно-экспериментальные вероятностные методы, основным инструментом которых является вероятностное моделирование динамики локальных состояний системы с оценкой функций безопасности и риска по заданным критериям отказа. Реализация процессов нагружения системы может быть получена методами компьютерного имитационного моделирования. Для оценки функций риска с учетом конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов исследуемую систему можно представить [3] как динамическую систему Σt, состоящую из узлов σ и элементов e, с начальным Σ0 и конечным Σf состояниями: Для обеспечения безопасности необходимо удерживать динамику Σt во множестве безопасных состояний на заданном сроке эксплуатации системы. Принадлежность к этому множеству определяется функцией безопасности ΦΣ и функцией риска RΣ(t). Функцию безопасности представляют как вероятность устойчивости системы при возмущении ее элементов: . Функцию риска RE можно определить как вероятность нежелательных последствий при нарушении устойчивости элементов системы: , где var[еij] - вариации состояний элементов системы; ЕФ - множество устойчивых состояний элементов; Н - вектор опасностей; Р - вероятность события. Заключение Таким образом, для оценки конструктивных и эксплуатационных параметров ленточных конвейеров, используемых при транспортировке зерна на зерновых портовых терминалах, целесообразно методами имитационного компьютерного моделирования получить спектр реализаций процессов нагружения и оценить надежность и вероятность рисков отказов исследуемой системы.