Ленточные конвейеры

ЛЕКЦИЯ 11. Ленточные конвейеры

План лекции

11.1. Назначение и область применения ленточных конвейеров.

11.2. Современное конвейерное оборудование и тенденции
              его развития.

11.3. Общее устройство ленточного конвейера.

11.4. Классификация ленточных конвейеров.

11.5. Элементы ленточных конвейеров.

11.6. Расчет ленточных конвейеров.

Рекомендуемые материалы

11.7. Примеры существующих ленточных конвейеров.

Ленточные конвейеры являются наиболее распространенным типом машин конвейерного транспорта для перемещения в основном насыпных грузов. Могут быть как самостоятельными машинами, так и входящими в состав более сложных погрузочно-разгрузочных, строительных, путевых машин.

11.1. Назначение и область применения

         ленточных конвейеров

Ленточный конвейер – это транспортирующая машина для перемещения в горизонтальном и наклонном направлениях насыпных и штучных грузов непрерывным потоком без остановок на загрузку и выгрузку. Тяговым (и одновременно грузонесущим) органом такого конвейера является закольцованная вокруг концевых барабанов лента. Ленточные конвейеры являются наиболее распространенным типом машин конвейерного транспорта. Из всего парка конвейерных установок около 90 % составляют ленточные конвейеры. Наиболее широко благодаря высокой производительности (до 30 000 т/ч), большой длине транспортирования (до 3…4 км в одном конвейере), простоте конструкции, эксплуатации и высокой надежности ленточные конвейеры применяются:

 – в производстве нерудных строительных материалов – для транспортировки известняка от карьеров до цементных заводов, гравия и щебня – от карьеров до гравийно-щебеночных и обогатительных фабрик, песка – от карьеров до грузовых причалов и т. д.;

 – на металлургических предприятиях – для доставки руды, концентрата и известняка от вагоноопрокидывателей на складе сырых материалов и со складов на аглофабрику; агломерата – от аглофабрики в бункера доменного и сталелитейного цехов; угля – от вагоноопрокидывателей на склад угля и углепереработку; сыпучих материалов для сталеплавильных цехов – со склада в бункера и известняка на известково-обжигательные установки; окалины – к погрузочным устройствам для отправки на внешнюю сеть и т. д.;

 – на машиностроительных предприятиях – для транспортирования узлов и деталей машин, заготовок и т. д.;

 – на тепловых электростанциях – для транспортировки топлива от приемных устройств и вагоноопрокидывателей на склады и со складов в бункера мельниц или котельных агрегатов;

 – в гидроэнергостроительстве – для транспортировки щебня, гравия, песка, глины, суглинка и крупнокусковых материалов от карьеров до мест строительства насыпных земляных и каменно-набросных плотин и дамб;

 – в химической промышленности – для транспортировки сыпучих материалов от складов до агрегатов в начале технологического процесса и в самом технологическом процессе, вывоза готовой продукции на склад, а также отходов производства в отвалы;

 – на открытых горных разработках – для транспортировки полезных ископаемых от добывающих механизмов до промежуточных складов или мест переработки горной массы, а также вскрышных пород в отвалы;

 – в целлюлозно-бумажной промышленности – для транспортировки привозной технологической щепы от приемных устройств на биржу и с биржи в варочный цех, балансовой и дровяной древесины – из распиловочного цеха в древесно-приготовительный цех, на склад и др.

 Применение ленточных конвейеров положено в основу транспортных цепей большого числа технологических производств во многих отраслях промышленности. Так, на рис. 11.1 приведена схема транспортной технологической структуры производства цемента, состоящая из пяти технологических звеньев и включающая добычу и доставку сырья, его обогащение и складирование, технологическое производство и отгрузку продукции.

В зависимости от местных условий ленточные конвейеры работают при одно-, двух-, трех- и четырехсменном режимах, пяти-, шести- и семидневных рабочих неделях. Количество рабочих дней в цехах и на участках, где установлены ленточные конвейеры, чаще всего составляет 260, 300, 365 в год, а при сезонной работе – не более 100. Число устанавливаемых на отдельных предприятиях ленточных конвейеров зависит от технологической структуры и мощности производства и составляет от нескольких единиц до нескольких сотен.

Ленточные конвейеры устанавливаются в цехах, складах, на открытом воздухе в карьерах, на эстакадах, открытых площадках (с навесами, кожухами, козырьками), в туннелях, но в большинстве случаев – в галереях (отапливаемых или неотапливаемых). Температура окружающего воздуха при установке конвейеров на открытых площадках колеблется от – 50 до + 45 °С.

Рис. 11.1. Технологическая схема применения конвейеров на примере производства цемента:I – добыча и доставка известняка; II – обогащение (дробление, сортировка, помол); III – складирование; IV – участок технологического оборудования для получения цемента; V – отгрузка; 1 – забой;
2 – добычная машина; 3 – ленточный конвейер; 4 – дробильно-сортиро­воч­ное оборудование; 5 – распределительный конвейер на складе;
6 – бункера; 7 – питатель; 8 – элеватор; 9 – силосный бункер

Достоинством ленточных конвейеров является высокая, практически любая требующаяся производительность. В отличие от железнодорожного и автомобильного транспорта конвейеры можно использовать при больших углах наклона трассы (до 18…20°). При этом значительно уменьшаются затраты на капитальные работы по подготовке трассы, поэтому конвейерный транспорт выгодно применять при весьма больших грузопотоках. Использование конвейерного транспорта приводит к заметному росту производительности труда при транспортировании, так как этот вид транспорта легко автоматизируется. Статистика показывает, что по сравнению с железнодорожным и автомобильным транспортом конвейерный транспорт наиболее безопасен.

К недостаткам ленточных конвейеров следует отнести требование строгой прямолинейности трассы в плане, малый срок службы конвейерной ленты, на долю которой приходится до половины стоимости всей конвейерной установки. Ленточный конвейер чувствителен к характеру перемещаемого груза. Обычными ленточными конвейерами можно перемещать грузы крупностью до 300…400 мм. Транспортирование липких, сильно увлажненных грузов связано с трудностями, возникающими при очистке ленты после разгрузки.

11.2. Современное конвейерное оборудование
                и тенденции его развития

В настоящее время накоплен значительный опыт проектирования и эксплуатации ленточных конвейеров.

На Курской магнитной аномалии работает мощная конвейерная линия протяженностью около 14 км, включающая 11 перегрузочных пунктов и предназначенная для транспортирования руды из карьера на обогатительную фабрику.

В штате Аризона (США) для доставки от места добычи к пункту погрузки в железнодорожные вагоны используют конвейерную линию длиной 10,5 км и производительностью 1260 т/ч. Она состоит из трех ставов с двумя приводами мощностью 660 кВт. Первый став поднимает груз на высоту 229 м, второй с приводом мощностью 358 кВт стоит горизонтально, третий спускает уголь и в конце поднимает его на высоту 2,5 м.

  В Марокко для доставки фосфатной руды на обогатительную фабрику эксплуатируют конвейерную линию протяженностью около 15 км, состоящую из четырех конвейеров. Лента конвейера резинотросовая шириной 1200 мм.

Фирмой «Крупп» (Германия) изготовлена линия из 11 ленточных конвейеров общей протяженностью 100 км. Среднегодовая производительность линии 10 млн. т, ширина резинотросовой ленты 1000 мм, скорость движения 4,5 м/с.

Разработана конвейерная линия Германия – Нидерланды протяженностью 206 км, которая транспортирует руду Рурского промышленного района. Производительность системы 7200 т/ч, скорость ленты
5 м/с, ширина ленты 1400 мм.

Наибольшая в мировой практике производительность ленточных конвейеров достигнута на угольных разрезах Германии, где эксплуатируются конвейеры с лентой шириной 3000 мм, с производительностью, превышающей 30 000 м³/ч разрыхленной массы.

Ленточные конвейеры имеют длину на один став до 10 км, скорость движения ленты до 10 м/с и ширину ленты до 3,6 м. При тяговом каркасе ленты из хлопчатобумажных тканевых прокладок длина горизонтального конвейера рекомендуется до 1000 м и высота подъема до
50 м; при каркасе из синтетических тканей соответственно 2000 и 100 м, а резинотросовые ленты рекомендуются при длине конвейера более 2000 м и высоте подъема свыше 100 м.

Изучение опыта эксплуатации отечественного конвейерного транспорта показало, что наибольшее число ленточных конвейеров эксплуатируется на предприятиях промышленности строительных и нерудных материалов, а также при погрузочно-разгрузочных работах Более половины всех эксплуатируемых ленточных конвейеров – горизонтальные и слабонаклонные (до 10°). Только 3 % из них имеют угол наклона, превышающий угол трения груза о ленту. В широких пределах изменяются параметры ленты (ширина 150…1800 мм, скорость движения 0,1…3,5 м/с). У 92 % конвейеров из их общего числа скорость движения ленты составляет до 2 м/с, наиболее распространенная скорость 1,1…1,6 м/с (41 %). Узкими лентами (шириной до 800 мм) оснащены 83 %, а широкими (1000 мм и более) 17 % конвейеров.

Увеличение объемов грузопереработки делает необходимым повышение производительности ленточных конвейеров, что достигается увеличением ширины ленты, оптимизацией ее профиля и повышением скорости. Наиболее часто увеличивают ширину ленты, однако это связано с ростом конструктивных размеров элементов конвейера, заменой роликоопор и других деталей, с ростом капиталовложений.

 Оптимальный профиль ленты можно получить при трехроликовой опоре увеличением угла наклона боковых роликов в пределах 35…50° и уменьшением длины среднего ролика в пределах (0,22…0,32)B, где
B – ширина ленты. Изменением профиля ленты можно повысить производительность конвейера на 5…10 % по сравнению с нормализованными величинами. В новых конструкциях ленточных конвейеров изменение профиля уже предусмотрено, и поэтому нельзя рассчитывать на возможность дальнейшего повышения производительности. Сокращенная длина среднего ролика роликоопор положительно отражается на загрузке подшипников, однако требует различных типоразмеров роликов.

Увеличение скорости движения ленты является экономически эффективным решением, что подтверждается теоретическими исследованиями и практикой. Применение высоких скоростей (более 5 м/с) увеличивает производительность конвейеров при сохранении геометрических размеров и уровня капитальных затрат, снижает удельные давления от груза, а следовательно, и статические напряжения в элементах конструкции конвейера и, наконец, натяжение ленты.

Возникает ряд проблем, требующих дальнейшего исследования, таких как плавность движения потока груза (главным образом кусковатого) и его динамическое воздействие на элементы конструкции конвейера или долговечность роликовых опор и ленты. Проведенные теоретические исследования уже дали основания для организации, пока в экспериментальном порядке, транспортирования кускового груза со скоростью до 20 м/с.

При малых скоростях движения ленты и массе кусков груза упругость системы опор не имеет существенного значения. При больших же скоростях и крупных размерах кусков различие между жесткими и упругими опорами велико. Можно констатировать, что для транспортирования крупных кусков груза при больших скоростях движения ленты создание упругости поддерживающих ленту опор становится необходимым.

Общими характерными тенденциями развития современных конструкций ленточных конвейеров, таким образом, являются: широкая унификация узлов и элементов конструкций на основе создания базовых блоков; блочный принцип компоновки приводных станций; значительное повышение скорости движения ленты (4…5 м/с для подземных и 8…10 м/с для открытых работ), мощности привода; возможность получения нескольких скоростей движения в одном приводе; использование унифицированного привода для лент различной ширины; при мнении специальных электродвигателей с повышенным скольжением и повышенным пусковым моментом, двигателей с фазным ротором для регулирования пуска мощных конвейеров; создание приводов с автоматическим регулированием скорости ленты в зависимости от фактической производительности; создание регулируемых приводов, обеспечивающих наряду с плавным регулированием скорости ленты ограничение динамических усилий; повышение производительности путем выбора наиболее рациональной формы грузонесущего элемента конвейеров; переход к полной автоматизации управления конвейерами для повышения надежности и упрощения их обслуживания в тяжелых условиях эксплуатации; снижение массы и уменьшение габаритных размеров конвейеров за счет принципиально новых, облегченных конструкций узлов и элементов; улучшение условий труда обслуживающего персонала и производственных рабочих, исключение потерь транспортируемого груза, изоляция от окружающей среды пылевидных, горячих, химически агрессивных грузов и т. д.

11.3. Общее устройство ленточного конвейера

Ленточный конвейер (рис. 11.2, а) состоит из гибкой, замкнутой, предварительно натянутой ленты 1, являющейся одновременно грузонесущим и тяговым органом; привода 2, состоящего из приводного барабана, редуктора 3, двигателя 4 и соединительных муфт; натяжного устройства 8 с натяжным барабаном 7; роликоопор 5 и 11 для поддержания соответственно рабочей и холостой ветвей ленты; опорной металлоконструкции (станины) 6; загрузочного 9 и разгрузочного (на рис. 11.2 разгрузка – через приводной барабан) устройств; очистного устройства 10 (в случае необходимости).

Рис. 11.2. Общий вид ленточного конвейера: а – компоновочная схема; б – приводная станция; в – натяжная станция; 1 – лента;
2 – привод; 3 – редуктор; 4 – двигатель; 5, 11 – роликовые опоры;
6 – рама конвейера; 7 – натяжной барабан; 8 – натяжное устройство; 9 – загрузочное устройство; 10 – очистное устройство

Лента приводится в движение силой трения, возникающей при вращении приводного барабана 2 (рис. 11.2, б). Предварительное натяжение создается с помощью натяжного устройства 8 (рис. 11.2, в), которое устанавливается на концевом барабане или на холостой ветви ленты (вертикальное натяжное устройство).

11.4. Классификация ленточных конвейеров

 Ленточные конвейеры можно условно разделить на три группы: общего назначения, применяемые в основном в качестве внутризаводского транспорта; большой мощности, используемые для транспортирования груза (уголь, руда, нерудные ископаемые) на внешних перевозках на сравнительно дальние расстояния; конвейеры, предназначенные для подземных и открытых горных работ.

Ленточные конвейеры общего назначения выполняют стационарными и передвижными (рис. 11.3). Они предназначены для транспортирования в горизонтальном и наклонном (до 24°) направлениях различных сыпучих (крупностью до 400 мм), штучных и тарных грузов. В комплект таких конвейеров, как правило, входят привод, натяжное устройство, барабаны приводные и неприводные, роликоопоры желобчатые и прямые, предохранительные и разгрузочные устройства. Применяют обычно резинотканевые ленты по ГОСТ 20–85*.

Рис. 11.3. Схема передвижного конвейера общего назначения

Ленточные конвейеры для открытых работ предназначены для транспортировки вскрышных пород и ископаемых крупностью до 400 мм в сложных горно-геологических и климатических условиях. В унифицированном исполнении приводная станция приспособлена для установки промежуточного загрузочного устройства; для поддержания холостой ветви ленты применяют подвесные гирляндные роликоопоры, улучшающие центрирование и очистку ленты; обеспечивается возможность компоновки приводов в правом и левом, одно- и двухприводном исполнениях.

Наиболее мощные отечественные ленточные конвейеры тяжелого типа с жестким ставом для доставки абразивных скальных пород повышенной плотности и крупностью до 500 мм обеспечивают производительность 4000 м³/ч.

Помимо основных узлов, ленточные конвейеры имеют вспомогательное оборудование, обеспечивающее их эксплуатацию в заданном режиме и создающее условия для нормальной и надежной работы всех механизмов. К такому оборудованию относятся загрузочные, центрирующие и очистные устройства, устройства для контроля пробуксовки, целостности, обрыва лент, уборки просыпи и пылеподавления; аппаратура автоматического управления и сигнализации.

  По профилю трассы ленточные конвейеры разделяют на горизонтальные (рис. 11.4, а), наклонные и комбинированные (рис. 11.4, б, в),
т. е. горизонтально-наклонные с одним или двумя перегибами.

Рис. 11.4. Схемы трасс ленточных конвейеров:

а – горизонтального; б, в – комбинированных

В зависимости от направления движения груза ленточные конвейеры разделяют на подъемные с уклоном вверх и с уклоном вниз.

По форме ленты и размещению груза на ней бывают конвейеры с плоской и желобчатой лентой, с верхней (основной тип) и нижней или обеими несущими ветвями.

По типу тягового органа различают конвейеры с тканевой, стальной и проволочной лентами, а также канатно-ленточные и ленточно-цепные.

По углу наклона трассы конвейеры разделяют на пологонаклонные, крутонаклонные (более 22°) и вертикальные.

11.5. Элементы ленточных конвейеров

11.5.1. Ленты конвейеров

В конвейерах применяются следующие разновидности лент:

· резинотканевые;

· резинотросовые;

· стальные (ленточного и плетеного типов).

Наибольшее распространение получили резинотканевые ленты.

11.5.2. Направляющие и поддерживающие устройства
                 ленточных конвейеров

В качестве направляющих ленту устройств применяются концевые, отклоняющие и оборотные барабаны. Барабаны могут выполнять функции приводных и натяжных элементов соответствующих устройств.

Для поддержания ленты с грузом служат основные верхние (рабочие), нижние (холостые) и специальные роликоопоры. Иногда, преимущественно для легких передвижных конвейеров, применяются поддерживающие сплошные настилы.

11.5.3. Натяжные устройства

Натяжные устройства придают ленте натяжение, достаточное для передачи на приводном барабане тяговой силы трением при пуске конвейера и при установившемся движении, ограничивают провисание ленты между роликоопорами, компенсируют удлинение ленты в результате вытяжки ее в процессе работы и сохраняют некоторый запас длины ленты, необходимый для ее ремонта при повреждениях.

Натяжные устройства ленточных конвейеров могут быть винтовыми, грузовыми, гидравлическими и лебедочными, а по их расположению на трассе – хвостовыми и промежуточными; натяжение ленты осуществляют перемещением натяжного барабана.

11.5.4. Загрузочные устройства конвейера

Загрузочные устройства (рис. 11.5) делятся на три типа: с принудительным, сложным и самотечным движением насыпного груза. В загрузочных устройствах с принудительным движением груз перемещается под воздействием приводных устройств – питателей (рис. 11.5, а, б, в, г, ж, и).
Эти устройства имеют большие габаритные размеры и конструктивно сложны.

 В загрузочных устройствах со сложным движением (рис. 11.5, к) груз перемещается самотечно и принудительно (например, вибрационный питатель с направляющим вибролотком).

Рис. 11.5. Загрузочные устройства ленточных конвейеров: а – вибрационный питатель; б – ленточный питатель; в – барабанный питатель; г – скребковый питатель; д – воронка с затвором; е – направляющий лоток; ж – дисковый питатель с лотком; и – волновой питатель с наклонным днищем; к – вибрационный питатель с направляющим лотком

В загрузочных устройствах с самотечным движением груз перемещается только под действием сил тяжести. К ним относятся воронки с затворами и без затворов, направляющие лотки прямолинейного и криволинейного профиля (рис. 11.5, д, е). Устройства с самотечным движением груза, состоящие из загрузочной воронки и направляющего лотка, не имеют приводных механизмов, просты по конструкции и применяются наиболее часто.

11.5.5. Разгрузочные устройства конвейера

Разгрузка конвейера может производиться через концевой (приводной) барабан (см. рис. 11.2) или в промежуточных пунктах при помощи различных разгрузочных устройств, таких как разгрузочные тележки (рис. 11.6), плужковые сбрасыватели и разгружатели с подвижной лентой, устанавливаемые по длине трассы конвейера.

Рис. 11.6. Барабанные разгружатели конвейера: а – схема установки; б – с приводом от ленты конвейера; в – с самостоятельным приводом; L_ф – длина фронта разгрузки; 1, 2 – оборотные барабаны; 3 – разгрузочная воронка; 4 – тележка

Барабанный разгружатель состоит из тележки 4, установленных на ней оборотных барабанов 1 и 2 и раз­грузочной воронки 3. Транспорти­руемый груз сбрасывается с верхнего барабана 2 в воронку и направляется ею вправо, влево или одновременно в обе стороны от конвейера. Тележка движется вдоль горизонтального участ­ка конвейера по всему фронту разгрузки. Она приводится от ленты конвейера через барабан 2 (рис. 11.6, б, легкий тип для лент шириной 500…650 мм) или от отдельного электродвигате­ля (рис. 11.6, в) с кабельным подводом электроэнергии. Рельсовые пути устана­вливают на станине конвейера или на полу разгрузочной эстакады. Последнее исполнение характерно для разгружателей конвейеров тяжелого типа с лентой шириной 1600…2000 мм. В этом испол­нении металлоконструкция тележки де­лается в виде портала, внутри которого проходит станина конвейера типовой конструкции.

Барабанные разгружатели применяют для широкой номенклатуры насыпных грузов при загрузке длинных бункерных эстакад или открытых складов. Разгру­жатели имеют реверсивное движение вдоль всего фронта разгрузки длиной 100 м и более с автоматическим упра­влением с центрального пульта.

К преимуществам барабанных разгружателей относятся полная автоматиза­ция управления, возможность разгрузки на участке большой протяженности ши­рокого ассортимента насыпных грузов, в том числе высокоабразивных и ку­сковых. Недостатками являются слож­ность конструкции, большая масса, зна­чительные габаритные размеры, дву­кратный перегиб ленты, снижающий срок ее службы.

Плужковый разгружатель (рис. 11.7) состоит из разгрузочного (сбрасываю­щего) 2 и зачистного 1 щитов, устано­вленных параллельно друг другу под углом 30…45° к продольной оси ленты опорного стола 4, приемной воронки 5 и подъемного механизма 3; для на­правления потока груза служат стацио­нарные бортовые подгребатели 6. Раз­грузочный щит, изготовляемый из стального листа, устанавливают с неко­торым зазором от поверхности ленты; он отводит с ленты основную часть транспортируемого груза. Зачистной щит с кромкой, оснащенной резиновой полосой, опирается на поверхность ленты и сдвигает с нее оставшуюся часть груза.

В рабочем положе­нии разгружатель опирается на ленту и сдвигает с нее груз в разгрузочную воронку; в нерабочем положении он приподнят и свободно пропускает под собой ленту с грузом. По направлению разгрузки ленты различают двусторонние (рис. 11.7, а) и односторонние (рис. 11.7, б) разгружатели. Первые более предпочтительны, так как у них силы бокового сдвига ленты уравновешены. По интенсивности разгрузки различают разгружатели с полной (рис. 11.7, а, б) и частичной (рис. 11.7, в, г) разгрузкой ленты. Последние бывают односторон­ние с поворотным щитом (рис. 11.7, в) и двусторонние с раздвижными щитами (рис. 11.7, г).

Плужковые разгружатели с полной разгрузкой ленты обеспечивают подачу груза только в одно место разгрузки; разгружатели с частичной разгрузкой подают груз одновременно в несколько мест разгрузки.

Опорный стол служит для выпрямле­ния ленты в месте установки разгружателя и выполняется в виде гладкого стального листа (для лент шириной до 1000 м) или подъемных и поворотных роликов, обеспечивающих желобчатый профиль ленты после подъема разгружателя. Подъем разгружателя для его перевода в нерабочее положение может быть угловым или плоскопараллельным в вертикальной или горизонтальной плоскости. Подъемный механизм может иметь ручной (для лент шириной до 800 мм), пневматический (рис. 11.7, б) и элек­трический приводы.

Рис. 11.7. Схемы плужковых стационарных разгружателей: а, б – с полной разгрузкой ленты соответственно двусторонний и односторонний; в, г, д – с частичной разгрузкой ленты соответственно поворотный, раздвижной и с подвижной лентой; 1 – зачистной щит; 2 – разгрузочный щит; 3 – подъемный механизм; 4 – опорный стол; 5 – приемная воронка; 6 – бортовые подгребатели

Последние имеют автоматизированное и дистанционное управление.

Плужковые разгружатели применяют на горизонтальных конвейерах с шириной ленты 400…2000 мм для разгрузки пылевидных, зернистых и мелкоку­сковых грузов небольшой влажности при скорости движения ленты не более 2 м/с.

Плужковые разгружатели не реко­мендуются для разгрузки твердых и вы­сокоабразивных грузов из-за быстрого изнашивания щитов и ленты. Широкое распространение получили плужковые разгружатели на конвейерах топливоподач электростанций (для разгрузки дро­бленого угля и торфа) и в литейных це­хах (для разгрузки формовочной земли).

Кроме рассмотренных стационарных, известны также передвижные плуж­ковые разгружатели, установленные на тележках, передвигаемых вдоль фронта разгрузки подобно барабанным разгружателям, однако они получили малое распространение.

Для разгрузки штучных грузов при­меняют плужковые разгружатели с не­подвижными (см. рис. 11.7, б) и под­вижными (см. рис. 11.7, д) щитами. Под­вижным щитом служит лента (гладкая или с накладками), приводимая электро­двигателем.

 

11.5.6. Устройства для очистки ленты и барабанов

Для обеспечения нормальной работы конвейера и повышения срока службы ленты необходима очистка поверхностей ленты и барабанов от налипших частиц транспортируемого груза. В настоящее время разработаны различные конструкции очистных устройств (рис. 11.8), однако лишь немногие получили широкое применение.

Частицы груза, прилипающие к ленте, напрессовываются на поверхность роликов обратной ветви ленты и вызывают ее сбегание в сторону. Применяемые очистительные устройства должны обеспечивать достаточно полную очистку при максимальной сохранности очищаемой поверхности, конструкция их должна быть простой и надежной в работе. Наибольшие затруднения доставляет очистка сильно налипающих влажных грузов (мел, глина и т. п.) и грузов, намерзающих на ленту при пониженных температурах.

Тип и устройства для очистки рабочей стороны ленты можно выбирать в зависимости от характера транспортируемого груза.

Наиболее распространены очистные устройства в виде простых скребков из резины, мягкого металла и пластмассы. Скребки при помощи рычажной системы контргрузом (рис. 11.8, а) или пружиной прижимаются к ленте. Они устанавливаются, как правило, под приводным барабаном с усилием, создающим давление 10⁴ Па. Опыт показывает, что при использовании таких очистных устройств можно удовлетворительно очистить ленту при транспортировании сухих и слабоабразивных грузов, например, угля, сухого известняка и т. д. Однако применение таких устройств сопровождается изнашиванием конвейерных лент, появлением задиров на стыках. При транспортировании липких и абразивных грузов применение таких очистных устройств положительных результатов не дает.

 

Рис. 11.8. Схемы очистных устройств: а – простые скребки; б – сдвоенные скребки; в, г – многоскребковые; д – с выдвигающимся по мере износа скребком; ж – спиральные гребки; и – гидравлические очистители; 1 – рычаг; 2 – скребок; 3 – прижимной груз; 4 – лента; 5 – капроновая щетка;
6 – спиральная резиновая щетка; 7 – струя воды; 8 – водовод

Для повышения эффективности скребковых очистных устройств их делают сдвоенными (рис. 11.8, б), многоскребковыми (рис. 11.8, в, г), а также со скребком, выдвигающимся по мере износа (рис. 11.8, д).

Кроме того, получили распространение вращающиеся против движения ленты щетки в виде лопастей, набранных из капроновых стержней (рис. 11.8, е) и резиновых гребков прямой или спиральной формы (рис. 11.8, ж). Помимо распространенных механических очистных устройств применяют гидравлические устройства, основанные на смыве сильной струей воды налипшего на ленту груза (рис. 11.8, и).

Для очистки рабочей поверхности ленты от сухих и влажных, но не липких грузов достаточно на холостой ветви установить после разгрузочного барабана одну-две дисковые прямые роликоопоры с резиновыми или металлическими дисками на ролике.

При транспортировании сильноналипающих материалов (глина, суглинок, мел, цемент, известь, формовочная земля) или при работе в условиях длительного воздействия низких температур конвейер в любом случае должен быть оборудован на холостой ветви несколькими дисковыми или спиральными роликоопорами и механическим очистным устройством в месте сбегания ленты с приводного барабана (скребком при скорости ленты до 2 м/с или щеткой при скорости более 2 м/с), прижимаемым к поверхности ленты пружинами или рычагом с грузом.

Для очистки внутренней поверхности ленты перед задним концевым барабаном на расстоянии 0,8…1 м от его оси устанавливают на холостой ветви одно- или двусторонние резиновые скребки плужкового типа.

Для очистки поверхности приводного и других барабанов также применяются стальные скребки.

11.5.7. Стыковка резинотканевой конвейерной ленты

Стыковка конвейерных лент осуществляется преимущественно вулканизацией (горячей, холодной), а также механическими способами. Механическая стыковка лент (рис. 11.9) допускается в случаях, когда по технологическим причинам и условиям эксплуатации применение вулканизации затруднено.

Механическими средствами допускается стыковать ленты шириной до 1200 мм. Такая стыковка применяется в основном как временная на лентах с прочностью прокладок до 100 Н/мм. Шарнирные соединения применяют для стыковки лент шириной до 800 мм на конвейерах длиной до 50 м. Для оперативного соединения концов ленты (иногда для временного соединения) используют стыковку с помощью заклепок. Прочность стыков, изготовленных с помощью шарниров и заклепок, составляет 30–50 % прочности ленты на разрыв, а срок службы – несколько месяцев при большем чем при вулканизации расходе ленты и повышенном износе роликов и барабанов.

Рис. 11.9. Стыковка лент механическими средствами:
а – шарнирами; б – заклепками; в – крючкообразными скобами с канатом; г – П-образными скобами; 1 – петля; 2 – заклепка; 3 – скобы; 4 – уплотнительный шнур

Рис. 11.10. Подготовка стыка при вулканизации: а, б – схемы наложения разделочной резины; в – заделки в стыке ленты;
1 – прослоечная резина; 2 – полоски резины; 3 – брекерная ткань; 4 – резиновая заготовка (заделка)

При вулканизации поверх прослоечной резины вдоль границ ступеней укладывают полоски резины шириной 5…10 мм, толщиной 1,5 мм (рис. 11.10, а). Концы стыка накладывают друг на друга, проверяя совпадение осевых линий и бортов. Стык тщательно прокатывают, торцы стыка смазывают клеем, заделывают полосками брекерной (защитной) ткани, поверх которой накладывают резиновую заготовку, толщина которой должна быть больше толщины обкладки ленты на 1,5…2 мм. Вулканизация осуществляется под прессом при температуре 140…150 °С.

11.6. Расчет ленточных конвейеров

11.6.1. Общие сведения

При проектировании конвейера необходимо знать характеристику транспортируемого груза, максимальную производительность, сведения об условиях работы и схему трассы со всеми необходимыми размерами. При анализе исходных данных для проектирования необходимо самостоятельно установить ряд недостающих характеристик перемещаемого груза, используя рекомендованную литературу или данные настоящего пособия.

Для насыпного груза должны быть заданы или назначены его наименование, насыпная плотность, род груза (рядовой, сортированный), максимальный размер типичных или наибольших кусков, влажность, коэффициенты внутреннего и внешнего трения и т. д. Недостающие характеристики, имеющие решающее значение при выборе и расчете конвейера, определяются на основании анализа заданных характеристик.

При выборе и расчете параметров элементов ленточных конвейеров, материалов для их изготовления, расчетных коэффициентов сопротивления движению ходовой части, долговечности, назначения и вида смазочных материалов необходимо учитывать условия работы конвейеров.

Условия работы зависят от производственных и температурных (климатических) условий, в которых должен эксплуатироваться конвейер. Если конвейер устанавливается в нескольких помещениях с различными производственными и температурными условиями, то в качестве расчетной базы принимается помещение с наихудшими условиями. При установке привода, например, в отапливаемом помещении, а остальной части – в неотапливаемом за основу принимается группа неотапливаемого помещения.

11.6.2. Расчет производительности и выбор параметров ленты

Производительность конвейера – количество материала, проходящего через поперечное сечение потока груза в единицу времени.

Объемная производительность, м³/ч,

                                         ,                                           (11.1)

где F – площадь поперечного сечения, м²; v – скорость движения ленты, м/с.

Массовая (весовая) производительность, т/ч,

                                         ,                                           (11.2)

где F, м²; v, м/с;  – насыпная плотность груза, кг/м³.

    Либо производительность, т/ч,

                                         ,                                        (11.3)

где F, м²; v, м/с; , т/м³.

Таким образом, производительность зависит от скорости ленты и погонной нагрузки груза на нее. Определим площадь поперечного сечения потока материала.

   

Случай I. Плоская лента без бортов

На плоской ленте без бортов (рис. 11.11, а) насыпной груз размещается по треугольнику с углом свободного расположения груза в поперечном сечении движущейся ленты , где  – угол естественного откоса груза в покое.

Рис. 11.11. Схемы поперечного сечения потока груза на ленте: а – без бортов; б – с бортами

На наклонном конвейере площадь поперечного сечения потока груза уменьшается за счет скатывания материала с ленты вниз. Это учитывается коэффициентом уменьшения сечения груза c. Его величина зависит от угла наклона конвейера и подвижности груза.

Предварительно обозначим

,

где b – ширина расположения груза на ленте, м;  – ширина настила, м. Обычно К = 0,9, либо м.

Соответственно площадь сечения потока, м²,

.

Приняв средние значения  =15 град, с = 0,97 и K = 0,85, можно получить формулу для предварительных расчетов

                                         .       

Случай II. Плоская лента с бортами

На ленте с бортами (рис. 11.11, б) общая площадь сечения груза складывается из суммы площади треугольника и прямоугольника:

                                         .

Обозначим , , отсюда площадь, м²,

.

Приближенно можно принять

.

Случай III. Желобчатая лента

На желобчатой ленте площадь сечения потока будет складываться из площади треугольника и площади трапеции (рис. 11.12)

Рис. 11.12. Площадь сечения потока груза

Площадь трапеции, м²,

             .

Примем  и .

    Тогда

                                .

Суммарная площадь поперечного сечения

Для предварительных расчетов:

– при

                       ;

– при

                       .

Далее, подставляя значение рассчитанной площади поперечного сечения потока материала в формулы (11.1), (11.2) или (11.3), можно определить производительность конвейера.

При заданной производительности ширина ленты конвейера с желобчатыми опорами

                                                                                                                      ,                            (11.4)

где Q, т/ч; , м/с;  – насыпная плотность перемещаемого груза, т/м³;  – коэффициент типа роликоопор; так, для желобчатой трехроликовой роликоопоры с углом наклона боковых роликов 30°  = 470, 550 и 640 соответственно для легкой, средней и малой степени подвижности груза; с – коэффициент, учитывающий уменьшение сечения груза на наклонном участке вследствие частичного ссыпания груза в сторону, противоположную движению (табл. 11.1).

Таблица 11.1

Значения коэффициента с для гладкой резинотканевой ленты

При транспортировании грузов, содержащих куски, полученная по производительности ширина ленты В должна быть проверена по кусковатости груза по условию

где  – размер наибольших кусков перемещаемого груза по заданию, мм;  – коэффициент, зависящий от заданного типа груза,  = 2 – для рядового груза и  = 3,3 – для сортированного груза.

Из двух полученных значений ширины ленты принимают большее и округляют в большую сторону до ширины из ряда, предусмотренного ГОСТ 20–85* (400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600 мм).

В случае если  > В производят перерасчет скорости

                                              

где  – скорость движения ленты по заданию, м/с.

Из рекомендуемого нормального ряда скоростей 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0 выбирается ближайшее к  значение, принимаемое в дальнейших расчетах за скорость движения ленты и обозначаемое . Скорости меньше 0,4 м/с и больше 4,0 м/с применять не рекомендуется.

11.6.3. Предварительное определение мощности привода конвейера

Цель предварительных расчетов – найти приближенное значение максимального усилия в ленте для выбора ее параметров, а также возможности дальнейшего выбора элементов конвейера (барабаны, роликоопоры).

Мощность на приводном барабане конвейера, кВт,

,

где Q – заданная массовая производительность, т/ч; w_o – обобщенный коэффициент сопротивления движению [7]; L_г – длина горизонтальной проекции трассы конвейера, м; H – высота подъема груза, м. Знак «плюс» ставится при подъеме груза, а знак «минус» – при опускании груза.

Тяговое усилие на приводном барабане, Н,

,

где v – скорость движения ленты по заданию, м/с.

Натяжение в набегающей на приводной барабан ветви ленты (рис. 11.13)

,

где  – тяговый фактор (табл. 11.2);  = 2,72 – основание натуральных логарифмов;  – коэффициент трения между лентой и поверхностью приводного барабана, назначается исходя из заданных для проектирования и дополнительно назначенных данных, а также условий работы (табл. 11.2);  – угол обхвата барабана лентой в радианах (первоначально принимается , что соответствует углу обхвата 180°).

Рис. 11.13. Схема приводного устройства: а – без отклоняющего барабана; б – с отклоняющим барабаном для увеличения угла обхвата; S_сб – усилие в сбегающей ветви, Н

                                                                                Таблица 11.2

Значения тягового фактора

Необходимое число прокладок тягового каркаса ленты

,

где  – максимальное натяжение ленты, Н; , Н/мм, – максимально допустимая рабочая нагрузка одной тяговой прокладки каркаса ленты;  – допускаемый коэффициент запаса прочности;  = 8 – для горизонтальных, = 10 – для наклонных конвейеров;  – номинальная прочность при разрыве одной тяговой прокладки ленты выбранного типа, Н/мм;  – ширина ленты, мм.

Если число прокладок, полученное расчетом, больше их максимального числа для принятого типа и ширины ленты, то следует принять ленту с более высоким пределом прочности . Если при расчете число прокладок получается меньше минимального количества, то принимается лента с минимальным количеством прокладок или выбирается лента с прокладками меньшей прочности.

Далее определяются размерные и весовые характеристики выбранной ленты.

11.6.4. Тяговый расчет ленточного конвейера

Тяговый расчет ленточного конвейера производится после предварительных расчетов, выбора типов и параметров всех элементов конвейера.

Цель данного этапа – определить уточненно методом обхода трассы по контуру тяговое усилие на барабане и мощность привода конвейера, после чего проверить прочность предварительно выбранной ленты и в случае выполнения условия ее прочности провести расчет привода, натяжного устройства и проверочные расчеты отдельных элементов и узлов.

Сущность метода обхода трассы по точкам состоит в том, что усилие в каждой последующей по ходу ее движения точке контура равно сумме усилия в предыдущей точке и силы сопротивления на участке между этими точками, т. е.

.

Для расчета трасса конвейера разбивается на прямолинейные (горизонтальные и наклонные) и криволинейные участки и нумеруются точки сопряжения этих участков по ходу движения ленты, начиная с точки сбегания ленты с приводного барабана. В точках меняется характер движения ленты (от прямолинейного к криволинейному и наоборот). Криволинейными являются участки огибания лентой барабанов всех типов, а также выпуклый участок трассы в пределах центрального угла его дуги. Участки загрузки, разгрузки, очистки и т. п. в связи с их малой длиной, по сравнению с длиной прямолинейных участков, считают сосредоточенными в точку и нумеруют одной точкой, совпадающей, как правило, с ближайшей точкой сопряжения участков.

Методика полностью соответствует методике тягового расчета конвейеров с гибким тяговым органом.

После тягового расчета определяется требуемая мощность привода и подбираются его элементы. При необходимости производятся проверочные расчеты.

            

11.7. Примеры существующих ленточных конвейеров

Примеры ленточных конвейеров приведены на рис. 11.14–11.16.

Рис. 11.14. Ленточный конвейер большой протяженности со сложной трассой

Рис. 11.15. Переносной ленточный конвейер для легких штучных грузов со сплошным поддерживающим настилом

Рис. 11.16. Ленточный наклонный конвейер для штучных грузов

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Назовите назначение и область применения ленточных конвейеров.

2. Опишите конструкцию ленточного конвейера в общем виде.

В лекции "24 Тематический план самостоятельной работы студента с преподавателем" также много полезной информации.

3. Укажите отличия ленточных конвейеров для насыпных и штучных грузов.

5. Назовите виды загрузочных и разгрузочных устройств ленточных конвейеров.

6. Назовите виды очистных устройств ленточных конвейеров.

7. Назовите методы стыковки резинотканевых лент ленточных конвейеров.

8. Сформулируйте методику определения производительности ленточных конвейеров.

9. Сформулируйте общую методику тягового расчета ленточного конвейера. Что выражает тяговый фактор?