Ленточные конвейеры

Лекция 1. Ленточные конвейеры Ленточными конвейерами (рис.1) являются машины непрерывного действия, основным элементом которых является прорезиненная вертикально замкнутая лента, огибающая концевые барабаны, один из которых, как правило, является приводным, другой – натяжным. Ленточные конвейеры применяют для перемещения в горизонтальном или пологонаклонном направлениях разнообразных насыпных и штучных грузов, а также для межоперационного транспортирования изделий при поточном производстве. Ленточные конвейеры служат составными частями таких сложных машин, как роторные экскаваторы, перегрузочные и отвальные мосты, погрузочно-разгрузочные машины и т.п. Большое распространение ленточные конвейеры получили благодаря возможности получения высокой производительности (до 30000 т/ч), большой длине транспортирования (до 3-4 км в одном конвейере и до 100 км в системе из нескольких ленточных конвейеров), простоты конструкции и эксплуатации, возможностью организации сложной трассы и высокой надежности работы. Преимущества конвейерных лент: + возможность сочетания функций тягового и несущего элементов; + малая масса; + простота конструкции и эксплуатации; + возможность перемещения с высокими скоростями; + отсутствие быстроизнашивающихся шарниров; + удовлетворение требованиям свойств транспортируемых грузов и окружающей среды. Недостатки конвейерных лент: - фрикционный способ передачи, требующий большого первоначального натяжения; - недостаточный срок службы при транспортировании тяжелых и крупнокусковых грузов; - ограниченная возможность использования для транспортирования горячих грузов; - сложность текущего ремонта и очистки от липких грузов; - повышенное удлинение ленты (до 4%) при рабочих нагрузках. К недостаткам относятся: высокая стоимость ленты и роликов, ограничение перемещения при углах наклона трассы > 18–20º, ограниченное использование при транспортировании пылевидных, горячих и тяжелых штучных грузов. Несущим и тяговым органом ленточного конвейера (рис. 1) является гибкая бесконечная лента, огибающая приводной и натяжной барабаны и опирающаяся на поддерживающие ролики. Рис. 1. Схема ленточного конвейера: 1 – конвейерная лента; 2 – приводной барабан; 3 – натяжной барабан; 4 – роликовые опоры; 5 – Рис.1. Схема ленточного конвейера: 1 – приводной барабан; 2 –загрузочный лоток; 3 – прижимной ролик; 4 – очистное устройство; 5 – отклоняющий барабан; 6 – концевой барабан; 7 – амортизирующие роликоопоры; 8 – нижние роликоопоры; 9 – лента; 10 – верхние роликоопоры Транспортирование материалов ленточными конвейерами может осуществляться от мест добычи (карьеров) к дробильно-сортировочным и обогатительным фабрикам, на складах, внутри цехов и между цехами фабрик, внутри цехов и между цехами с технологическим оборудованием по производству и разгрузке продукции. Ленточные конвейеры используются как забойные, передаточные, отвальные (передвижные, стационарные); в перегружателях и роторных комплексах на карьерах; магистральные для транспортирования сырья и строительных материалов; складские (передвижные и стационарные); цеховые для перегрузки сырья в процессе переработки и обогащения; цеховые для подачи сырья и компонентов к технологическому оборудованию, отгрузки продукции. В местах изменения направления движения ленты устанавливаются отклоняющие или направляющие барабаны. Изменение направления движения ленты иногда осуществляется соответствующим расположением поддерживающих роликов. Движение ленте передается от приводного барабана за счет силы трения между его поверхнюстью и лентой; величина этой силы регулируется натяжением ленты винтовыми или грузовыми устройствами. Приводной барабан с помощью системы передач или редуктора связан с двигателем. Натяжной барабан входит в состав натяжного устройства. Рис. 2. Геометрические схемы стационарных ленточных конвейеров Основные виды передвижных ленточных конвейеров приведены на рис. 3. В зависимости от длины и назначения они изготовляются одноконсольными, двухконсольными и бесконсольными с одной или двумя опорами. Такие конвейеры состоят из ходовой части и опирающегося на нее несущего остова, выполненного в виде решетчатой балки или фермы, на которой смонтирована лента с приводным, загрузочным, разгрузочным и натяжными устройствами. Максимальный угол наклона конвейера с обычной резиновой лентой при перемещении строительных материалов составляет около 22 — 25°. Увеличение угла подъема ленточных конвейеров достигается применением лент с ребрами, желобчатых лент, а также пригрузкой транспортируемого материала на наклонном участке вспомогательным конвейером. Для обеспечения устойчивого положения груза на ленте угол наклона конвейера должен быть на 10–15° меньше угла трения груза о ленту в покое, т. к. во время движения лента на роликоопорах встряхивается и груз сползает вниз. На конвейерах, имеющих наклонный участок, обязательно устанавливается тормоз. Секционные (звеньевые) ленточные конвейеры являются полустационарными установками, не требующими устройства фундамента. Каждая секция (звено) представляет собой самостоятельный конвейер, состоящий из приводного и натяжного барабанов, промежуточных звеньев с роликоопорами и бесконечной ленты. Длина конвейерной секции может достигать 1500— 2000 м. При последовательной установке нескольких таких секций может быть собрана конвейерная линия для .перемещения материала непрерывным потоком на любое экономически выгодное расстояние. В гидротехническом строительстве звеньевые конвейеры применяют для перемещения больших масс грунта, песка, гравия (щебня), а в некоторых случаях и бетонной смеси. Рис. 3. Схемы основных типов передвижных ленточных конвейеров: а — поперечно-передвижные консольные; б — поперечно-передвижные бесконсольные; в — поворотно-передвижные Ленты конвейеров. Для ленточных конвейеров в зависимости от характера перемещаемого груза применяют ленты различного типа: прорезиненные армированные, стальные и проволочные. Наиболее широкое распространение получили текстильные прорезиненные ленты. Каркас-сердечник этих лент состоит из нескольких прокладок хлопчатобумажной ткани, соединенных между собой слоями резины и покрытых сверху, снизу и по краям ленты слоем резиновых обкладок. Эти обкладки предохраняют ткань от воздействия влаги, механических повреждений, истирания перемещаемыми грузами и от химического воздействия грузов. Натяжение ленты воспринимается прокладками; резиновые обкладки почти не воспринимают растягивающих усилий. В связи с указанным прочность ленты на разрыв зависит только от ширины ленты В и числа прокладок z0. Различают ленты общего и специального назначения. К лентам специального назначения относятся теплостойкие, огнестойкие, морозостойкие, высокопрочные и маслостойкие ленты. Ленты общего назначения могут работать при температуре, не превышающей плюс 60° С и не лежащей ниже минус 15— 20° С. При более высоких температурах (до +100°) применяют специальные теплостойкие ленты со специальной резиновой обкладкой и расположенной под ней асбестированной прокладкой. В условиях низких температур (до —45°) используют специальные морозостойкие ленты. В обычных ленточных конвейерах с гладкой лентой угол наклона не должен превышать угол трения скольжения транспортируемого материала о ленту. В целях увеличения угла наклона конвейеров применяют ленты с рифленой рабочей поверхностью или специальными наклонными выступами, допускающими для большинства грузов угол наклона 30—40°, и ленты с фасонными поперечными ребрами из резины, прикрепленными к ленте при помощи вулканизации. Увеличение угла наклона конвейера до 60° достигается с помощью специальных прижимных лент. Над лентой основного конвейера, несущего груз, движется с той же скоростью, что и груженая ветвь, другая лента, прикрывающая собой груз и препятствующая его сползанию. Роликоопоры устанавливаются по всей длине конвейера и предназначаются для поддержания рабочей и холостой ветвей и уменьшения провисания ленты. Конструктивно различают роликоопоры с одним роликом, на которых лента принимает плоскую форму, и роликоопоры с тремя или пятью роликами, придающими ленте лоткообразную (желобчатую) форму (рис. 4). В трехроликовых и пятироликовых опорах один ролик (горизонтальный) расположен посередине, а друлие по бокам под углом 20—30° к горизонту. При таких опорах увеличивается площадь поперечного сечения транспортируемого материала, а следовательно, при одной и той же ширине ленты почти вдвое повышается производительность конвейера. Рис. 4. Роликоопоры и привод конвейера: а — центрирующая роликоопора; б — роликоопора с глубоким желобом; в — гибкая роликоопора; г — двухбарабанный привод; д — роликоопора для плоской ленты; 1 — опорная пята; 2 — стальной трос с резиновыми роликами; 3 — резиновые ролики; 4 — корпус с подшипником и втулкой для закрепления конца троса; 5 — скобы для подвески к станине; 6 — рабочая ветвь ленты; 7 — станина конвейера; 8 — электродвигатель; 9 — редуктор; 10 — приводные барабаны; 11 —лента; 12 — роликоопора Особое внимание надо обращать на очистку ленты, роликов и барабанов от прилипшего к ним материала, что часто является причиной ненормальной работы и даже серьезных аварий транспортера. Для очистки ленты применяют резиновые и стальные плоские скребки, а также проволочные щетки принудительного вращения и другие типы очистителей. Ле́нточно-цепно́й конве́йер — разновидность ленточного конвейера, у которого лента выполняет только функции грузонесущего органа, а тяговое усилие создаётся одной (двумя) цепью. В связи с недостатками — сложность конструкции, скорость движения цепей не выше 1—1,2 м/с, относительно невысокая производительность и высокие эксплуатационные затраты, — а также в связи с появлением высокопрочных синтетических и резиновотросовых лент ленточно-цепные конвейеры применяются ограниченно. Ширина ленты. Ширина ленты определяется по условиям обеспечения заданной технической производительности и устойчивого транспортирования кусков груза из следующего ряда: 300; 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 2000; 2500; 3000 мм. Расходы на замену изношенных дефицитных лент составляют основную часть (до 70%) затрат на эксплуатацию конвейеров. При работе конвейера в условиях длительного воздействия низких температур для борьбы с намерзанием груза на ленту рекомендуется применять растворы, снижающие примерзание, а также сушку лент и барабанов для улучшения их очистки. Средства пылеподавления. При транспортировании сыпучих материалов, склонных к интенсивному пылению, должны предусматриваться мероприятия, обеспечивающие необходимое уменьшение пылеобразования. Пункты перегрузки герметизируются и оснащаются установками для орошения и аспирации. Иногда целесообразно применение пылеподавляющей пены, растворов. Необходимо стремиться к компактному расположению дробильного, сортировочного и перегрузочного оборудования, снижающего крошение кускового груза в процессе обработки и перегрузки. Расчет конвейеров при проектировании проводится в два этапа: предварительный расчет основных параметров конвейера в соответствии с техническим заданием на проектирование и поверочный расчет, определяющий прочность узлов и деталей и соответствие техническому заданию (в процессе поверочного расчета уточняются значения параметров конвейера, определенные в предварительном расчете). Обобщенный расчет ленточного конвейера. Исходными данными к расчету являются: - характеристика груза; - производительность (средняя и максимальная плановая); - схема трассы конвейера; - производственные условия эксплуатации; - характер загрузки и разгрузки. Расположение насыпного груза на ленте (рис.5) определяется профилем сечения рабочей ветви ленты. Рис. 5. Расположение насыпного груза: а – на прямой роликоопоре; б – на желобчатой роликоопоре Площадь поперечного сечения насыпного груза F на движущейся ленте зависит от ширины ленты и ширины находящегося на ней насыпного груза (рабочей ширины ленты) (рис. 5), типа роликоопоры, углов наклона боковых роликов и соотношения длин роликов (для желобчатой опоры), угла естественного откоса груза на движущейся ленте и его гранулометрического состава, угла наклона конвейера, способа подачи груза на ленту. Площадь поперечного сечения насыпного груза где b = (0,9B – 0,05) – грузонесущая ширина ленты, м; h=0,5b*tgφ1 – высота слоя груза, м; kβ – коэффициент уменьшения сечения груза на наклонном конвейере; φ1≈0,35φ – угол естественного откоса груза в движении; φ – угол естественного откоса груза в покое. Площадь сечения груза на желобчатой роликоопоре представляет собой сумму площадей равнобокого треугольника и трапеции, стороны которой определяются размерами роликов и углом их наклона. Расчетная массовая максимальная производительность конвейера где F – площадь поперечного сечения груза на ленте, м2; v – скорость движения ленты, м/с; скорость движения ленты выбирают в зависимости от характеристики груза, ширины ленты, наличия промежуточной разгрузки, назначения, местоположения конвейера; ρ – плотность груза, т/м3; Kп = 3600F / b2 – коэффициент площади поперечного сечения груза на ленте. Необходимая расчетная ширина ленты где kп – коэффициент типа роликоопор; v – скорость движения ленты, м/с; ρ – плотность груза, т/м3; kβ – коэффициент, зависящий от угла наклона конвейера, для горизонтальных конвейеров kβ = 1, для наклонных значение kβ выбирается по справочнику. При транспортировании кусковых грузов ширина ленты, определенная по расчетной производительности, проверяется по условию кусковатости груза Вк = Ха + 200, (17) где Вк – ширина ленты с учетом кусковатости груза, мм; Х – коэффициент, зависящий от типа груза, для сортированного груза Х = 3,5; для рядового груза Х = 2; а – размер наибольших кусков груза, мм. Если вычисленная по формуле ширина ленты Вр < Вк, то принимают ширину Вк, которая округляется до ближайшего большего размера В из нормального ряда и принимается в соответствии с ГОСТ 20–85. Нормальный ряд ширины ленты по ГОСТ 20–85: 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2500, 3000 мм. При транспортировании штучных грузов ширину ленты определяют в зависимости от габаритных размеров груза и способа его загрузки на ленту, на ленте с обеих сторон должны оставаться свободные от груза поля 50–100 мм. Для обеспечения заданной расчетной производительности при принятой ширине ленты В скорость ленты определяется: Окончательное значение скорости движения ленты выбирается из нормального ряда скоростей согласно ГОСТ 22644–77: 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3 м/с. Для широких лент возможны более высокие скорости, чем для узких; для конвейеров, работающих в закрытых помещениях, принимают меньшие скорости, чем для конвейеров на открытой местности; для конвейеров с наибольшим углом наклона принимают меньшие скорости, чем для горизонтальных (во избежание просыпи груза). Расчетное натяжение ленты, тяговое усилие и мощность двигателя определяются: по обобщенной формуле (предварительное вычисление параметров); по подробному тяговому расчету для точных поверочных расчетов. Тяговый расчет ленточного конвейера выполняется в двух вариантах: при установившемся движении и в момент запуска при полной нагрузке конвейера. Подробный тяговый расчет выполняют методом последовательного суммирования сил сопротивления движению ленты на всей трассе конвейера. Линейные силы тяжести ленты и роликоопор принимают приближенно, затем уточняют. Контур трассы конвейера разбивают на отдельные участки по виду сопротивлений: прямолинейные (горизонтальные, наклонные); повороты (отклонения ленты на роликах или барабанах); узлы загрузки и разгрузки. Нумерацию и расчет начинают от точки сбегания ленты с приводного барабана по направлению движения по контуру трассы до конечной точки набегания ленты на приводной барабан. Сопротивление движению ленты на прямолинейных участках: на нижней (обратной) ветви Wн=ωн(qл+qр.н.)l±qлh; (18) на верхней (рабочей) ветви Wв=ωв(qл+qг+qр.в.)l±(qл+qг)h, (19) где ℓ и h – горизонтальная и вертикальная проекции длины рассматриваемого прямолинейного участка, м. Для горизонтального участка h = 0; для незагруженной верхней ветви qг = 0. В формулах знак «+» принимается для участков подъема, знак «– » – для участков спуска ленты и груза. На конвейерах, имеющих наклонный участок с движением загруженной ветви вниз, коэффициент сопротивления движению в формуле 19 принимается равным 0,6ωв. Натяжение ленты, сбегающей с отклоняющего или оборотного барабана Si=ξ∙Si-1, (20) где ξ – коэффициент сопротивления движению ленты на барабане (ξ = 1,02–1,06 в зависимости от угла обхвата и условий работы конвейера); Si-1 – натяжение ленты, набегающей на отклоняющий барабан, Н. Натяжение ленты, сбегающей с роликовой батареи Si=λ∙Si-1, (21) где λ – коэффициент сопротивления движению ленты на роликовой батарее (λ = 1,02–1,06 в зависимости от угла отклонения ленты и условий работы конвейера); Si-1 – натяжение ленты, набегающей на роликовую батарею, Н. Сопротивление движению ленты в месте загрузки Wз=Wз.у.+Wз.б.+Wз.п.. (22) где Wз.у – сопротивление, возникающее от сообщения грузу ускорения при подаче его на ленту и трения частиц груза о ленту; Wз.б. – сопротивление трению частиц груза о неподвижные борта направляющего лотка воронки; Wз.л. – сопротивление трению уплотнительных полос загрузочного лотка о ленту. Определение дополнительных усилий при пуске конвейера. Процесс пуска конвейера состоит из двух периодов: трогания с места и разгона всех движущихся масс до номинальной скорости. Расчет основных пусковых характеристик включает последовательное определение следующих параметров: - максимальное натяжение ленты при пуске конвейера Sпуск; - проверка выбора прочности ленты по Sпуск с учетом запаса прочности; - ускорение пуска j; - минимальная продолжительность пуска tn min; - время пуска по пусковым характеристикам электродвигателя; - маховой момент движущихся частей конвейера; - максимальный пусковой момент Мпуск; - тормозной момент; - время торможения до полной остановки конвейера tт.