Дослідження можливості сортування крупнокускового матеріалу на конвеєрному тракті підчас його транспортування

Дмитро Пополов*, Олександр Учитель, Сергій Швед, Ігор Засельський, Сергій Генкуленко, Едуард Гаврилов

popolov@duet.edu.ua

Отримано 05.12.2025, Доопрацьовано 03.04.2026, Прийнято 28.04.2026, Опубліковано 29.05.2026
Анотація

У гірничо-металургійній галузі надійність роботи підготовчого обладнання значною мірою визначається однорідністю гранулометричного складу сировини, при цьому наявність поодиноких великокускових включень спричиняє динамічні перевантаження, інтенсивний знос робочих органів і зростання енерговитрат, що обґрунтовує необхідність розробки маловитратних методів їх видалення безпосередньо на транспортних магістралях. Метою роботи було наукове обґрунтування конструкції машини для механічного вилучення великокускових включень з потоку сипкого матеріалу в зоні розвантаження стрічкового конвеєра на основі попередньо розробленої сегрегаційної неоднорідності. У роботі були використані методи математичного моделювання, теоретичної механіки та динаміки матеріальної точки, які дозволили науково обґрунтувати конструкцію сепаруючого пристрою у вигляді обертової стрижневої гребінки, розташованої над розвантажувальним барабаном конвеєра. Було встановлено, що раціональний режим роботи забезпечувався узгодженням лінійної швидкості стрічки та кінематичних параметрів обертання кінців стрижнів, що мінімізувало енергетичні втрати на ковзання. Математично доведено, що профіль стрижня у формі клотоїди забезпечує його занурення в масив матеріалу по нормалі, суттєво знижуючи ударні навантаження. Розроблено комплексну динамічну модель, яка описує три стадії взаємодії: виокремлення частинки з шару, її відносний рух по поверхні стрижня та вільний політ, що дозволило визначити геометричні межі зони розльоту великокускового матеріалу. Це забезпечило точне позиціонування приймальних бункерів та відбійних пластин-дефлекторів для великокускових фракцій. Отримані математичні моделі та геометричні співвідношення дозволяють проектувати ефективні вузли попередньої класифікації на базі існуючих конвеєрних ліній, що забезпечує захист технологічного обладнання від перевантажень без встановлення громіздкого енергоємного обладнання

Ключові слова:
стрічковий конвеєр; сегрегація матеріалу; механічне відокремлення; стрижнева гребінка; траєкторія вільного польоту; класифікація фракцій; розвантажувальний вузол

Взято з Том 24, № 1, 2026

Сторінки 8–20

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Abilzhanuly, T., Iskakov, R., Abilzhanov, D., Gulyarenko, A., & Khan, V. (2024). Identifying the influence of the pitch of hammers with cutting edges on the average length of feed crushed in hammer grinders. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1(130)), 69-78. doi: 10.15587/1729-4061.2024.310045.
  2. Aminalroaya, A., & Pourghahramani, P. (2021). The effect of feed characteristics on particles breakage and weakening behavior in high pressure grinding rolls (HPGR). Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 43(5), 610-621. doi: 10.1080/08827508.2021.1913153.
  3. Chandratilleke, G.R., Jin, X., & Shen, Y.S. (2021). DEM study of effects of particle size and density on mixing behaviour in a ribbon mixer. Powder Technology, 392, 93-107. doi: 10.1016/j.powtec.2021.06.058.
  4. Duan, Y., Jing, L., Umbanhowar, P.B., Ottino, J.M., & Lueptow, R.M. (2025). Granular segregation across flow geometries: A closure model for the particle segregation velocity. Journal of Fluid Mechanics, 1016, article number A2. doi: 10.1017/jfm.2025.10360.
  5. Fei, J., Gao, J., Chen, W., Meng, H., Kan, Z., Qi, J., Zhang, B., Huang, L., Li, Z., & Liu, H. (2026). Numerical study of particle conveying mechanism in high-inclination scraper conveyor based on the discrete element method. Results in Engineering, 30, article number 110204. doi: 10.1016/j.rineng.2026.110204.
  6. Han, D., Zhang, S., Pan, Y., & Wang, C. (2022). Simulation and experimental research on the wear of synchronous quadruple rotor of an internal mixer during the mixing process. Engineering Failure Analysis, 139, article number 106450. doi: 10.1016/j.engfailanal.2022.106450.
  7. Hastie, D.B., Wypych, P.W., & Arnold, P.C. (2010). Influences on the prediction of conveyor trajectory profiles. Particulate Science and Technology, 28(2), 132-145. doi: 10.1080/02726350903500633.
  8. Itävuo, P., & Vilkko, M. (2021). Size reduction control in cone crushers. Minerals Engineering, 173, article number 107202. doi: 10.1016/j.mineng.2021.107202.
  9. Kyekyere, E., Olakanmi, E.O., Prasad, R.V.S., Matshediso, B., Motimedi, T., Botes, A., & Pityana, S.L. (2024). Analysis of failure characteristics of screen plates of ring hammer crusher used in coal handling applications. Engineering Failure Analysis, 162, article number 108351. doi: 10.1016/j.engfailanal.2024.108351.
  10. Laudari, S., Marks, B., & Rognon, P. (2023). Insights on the internal dynamics of bi-disperse granular flows from machine learning. Granular Matter, 25(4), article number 73. doi: 10.1007/s10035-023-01357-4.
  11. Levien, R. (2008). The euler spiral: A mathematical history. Berkeley: University of California.
  12. Li, J., Lou, J., Li, Y., Pan, S., & Xu, Y. (2023). Trajectory tracking of autonomous vehicle using clothoid curve. Applied Sciences, 13(4), article number 2733. doi: 10.3390/app13042733.
  13. Lindqvist, M., & Li, H. (2021). A cone crusher model with a coupled energy- and breakage dependency. Minerals Engineering, 172, article number 107147. doi: 10.1016/j.mineng.2021.107147.
  14. Liu, Z., Ma, H., Fan, T., Liu, M., & Zhao, Y. (2022). DEM investigation of the conveyor belt sorting system for coated fuel particles with a large feeding rate. Powder Technology, 399, article number 117160. doi: 10.1016/j.powtec.2022.117160.
  15. Meek, D.S., & Walton, D.J. (2004). An arc spline approximation to a clothoid. Journal of Computational and Applied Mathematics, 170(1), 59-77. doi: 10.1016/j.cam.2003.12.038.
  16. Ran, K., Wang, Y., Fang, C., Chai, Q., Dong, X., & Liu, G. (2024). Improved RRT* path-planning algorithm based on the clothoid curve for a mobile robot under kinematic constraints. Sensors, 24(23), article number 7812. doi: 10.3390/s24237812.
  17. Rhodes, M. (2008). Introduction to particle technology (2nd ed.). Hoboken: Wiley. doi: 10.1002/9780470727102.
  18. Rocha, B.K.N., Campos, T.M., Silva, J., & Tavares, L.M. (2024). Fit-for-purpose model of HP500 cone crusher in size reduction of itabirite iron ore. Minerals, 14(9), article number 919. doi: 10.3390/min14090919.
  19. Scheffler, O.C., & Coetzee, C. (2023). Discrete element modelling of a bulk cohesive material discharging from a conveyor belt onto an impact plate. Minerals, 13(12), article number 1501. doi: 10.3390/min13121501.
  20. Walker, P., Doroszuk, B., & Król, R. (2020). Analysis of ore flow through longitudinal belt conveyor transfer point. Maintenance and Reliability, 22(3), 536-543. doi: 10.17531/ein.2020.3.17.
  21. Zuo, Z., Wang, J., Gong, S., & Zhang, J. (2023). Effect of blade configuration on the mixing process of particles in an intensive mixer. Particulate Science and Technology, 41(8), 1088-1102. doi: 10.1080/02726351.2023.2177216.
Popolov, D., Uchytel, O., Shved, S., Zaselskiy, I., Henkulenko, S., & Havrylov, E. (2026). Study of the feasibility of classifying oversized lump material during conveyor transportation. Journal of Kryvyi Rih National University, 24(1), 8-20. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2026-1-24-08-20
uk