Лента 4П – 500 – 2 – БКНЛ-65 – 2 – 1 – П ГОСТ 20-85

На торфоперерабатывающих предприятиях чаще всего используют ленты типа 2, 3 и 4 (табл. 6).

Таблица 6

Обоз­наче­ние типа	Вид ленты	Обозначение ленты	Класс проч­ности рези­ны наружных обкладок	Температура, °C
груза	окружающего воздуха
	Общего назна­чения Морозостойкая Повышенной теплостойкости Теплостойкая Пищевая Негорючая	2М   2ПТ 2Т 2П 2Ш	Б, В, С В   С С С Г, С	(-45)-(+60) (-25)-(+60) (-60)-(+60) (+200) (+100) (-25)-(+60) (-25)-(+60)	(-45)-(+б0) (-25)-(+60) (-60)-(+60) Не регла­- ментируется (-25)-(+60) (-25)-(+60)
	Общего назна­чения   Пищевая	ЗП	В С С	(-45)-(+60) (-25)-(+60) (-25)-(+60)	(-45)-(+60) (-25)-(+60) (-25)-(+60)
	Общего назначения Пищевая	4П	С С	(-25)-(+60) (-25)-(+60)	(-25)-(+60) (-25)-(+60)

Каркас лент делают из тканей с нитями основы и утка из синтетического волокна и комбинированных нитей (табл. 7)

Показатели максимально допустимой (расчетной) рабочей нагруз­ки тяговой прокладки в зависимости от среднего угла установки кон­вейера, вида ленты и числа тяговых прокладок каркаса приведены в таблице 8.

Ширину ленты и количество прокладок определяют, исходя из про­изводительности конвейера и тягового расчета (4.1.5) в соответствии с данными табл. 9.

Толщину наружных резиновых обкладок в зависимости от типа ленты принимают в соответствии с таблицей 10.

Таблица 7

Прочность тканей по основе на разрыв σр, (Н/мм ширины)	Вид тканей
с основой и утком из комбинированных нитей (полиэфир/хлопок)	с основой и ут­ком из полиа­мидных нитей	с основой из по­лиэфирных нитей и утком из полиамидных нитей
(Марка – Б820)	БКНЛ-65 БКНЛ-65-2	-	-
(Марка – ОПБ)	БКНЛ-100	ТА-100 TK-100	-
	БКШЛ-150	TA-150 TK-150	-
	-	ТК-200-2	ТЛК-200
	-	ТА-300 ТК-300 A-I0-2-3T МК-300/100	ТЛК-30 МКЛ-300/100

Общая толщина δ_л ленты равна

, (2.1)

где i_п – общее число прокладок; δ_п, δ₁ и δ₂, – соответственно толщина прокладки, рабочей и нерабочей обкладок, мм. Толщина прокладки для ленты Б820 – 1,5 мм, ОПБ – 2,3 мм.

Таблица 8

Вид ленты	Угол уста­новки кон­вейера (по осям конце­вых бараба­нов), град	Число тяговых прокла­док	Максимально допустимая рабочая, (расчетная) нагрузка тя­говой прокладки в зависимости от номинальной прочности про­кладки, Н/мм ширины
Общего наз­начения, мо­розостойкая, пищевая и не­горючая Теплостойкая Повышенной теплостойкости	До 10 - Более 10 - Любой   -	До 5 Более 5 До 5 Более 5 Любое   -			7,5		5,5 5,5   2,8

Таблица 9

Ширина ленты B, мм	Количество тяговых прокладок номинальной прочности, Н/мм ширины прокладки, для лент типа
100, 200 300, 400	3-6 3-6 3-7 3-8	3-4 3-6 3-8 3-8 3-8	3-5 3-8 3-8 3-8 3-8	3-5 3-5 3-6 3-8 3-8 3-8 3-8	3-5   3-4 3-5 3-6 5-6 3-6	3-4 3-5 3-5 3-6 3-8 3-8 3-8 3-8	1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2	1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2 1-2

Таблица 10

Обоз­наче­ние типа	Вид ленты	Номинальная толщина наружных обкладок (мм) для класса прочности резины
А	Б	В	Г	С
	Общего назначения	8,0 2,0 4,5	6,04,5 2,0 3,5 3,0 1,0	6,0 4,5 4,5 2,0 2,0 3,5 3,0 1,0	-	3,0 3,0 1,5 1,0
Морозостой­кая	-	-	6,0 4,5 3,0 2,0 2,0 1,0	-	-
Повышенной теплостой­кости	-	-	-	-	10,0 8,0 6,0 2,0 2,0 2,0
Теплостой­кая	-	-	-	-	4,5 3,0 2,0 1,0
Пищевая	-	-	-	-	3,0 1,0
Негорючая	-	-	-	4,5 4,5 3,5 2,0	4,5 4,5 3,5 2,0
	Общего на­значения	-	-	2,0		3,0 2,0
Пищевая	-	-	-		3,0 2,0
	Общего, назначения	-	-	-	-	3,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Пищевая	-	-	-	-	3,0 2,0 1,0

Примечание. В числителе приведена номинальная толщина резиновой обкладки рабочей, в знаменателе - нерабочей поверх­ности ленты.

От величины относительного удлинения ε конвейерных лент зависит конструкция натяжного устройства. Поэтому эту величину регламентируют в зависимости от материала прокладок (табл. 11). Лента поступает на предприятия в рулонах.

Для получения конвейерной ленты определенной длины ее концы стыкуются. При монтаже на конвейере концы резинотканевых лент рекомендуется стыковать вулканизацией. Для этого концы ленты разделывают ступенчато по от­дельным прокладкам под углой 20 – 25° к продольной оси ленты (рис. 4 а). Вулканизацию производят при температуре 140-150°С в течение 25-60 мин. Ленты из тканей типов БКНЛ-65, БКНЛ-100, БКНЛ-150, ТК-100, ТА-100 и ТА-150 шириной до 1200 мм допускается стыковать механическими способами с помощью скоб, шарниров внахлестку, заклепками ((рис 4 в, г).

При соединении концов резинотросовой ленты тросы очищают от резины и распределяют так, чтобы стыки их отдельных концов не на­ходились в одном поперечном сечении. Место стыка обкладывают сы­рой резиной, текстильными прокладками, обкладками и вулканизируют.

Преимущества резинотканевых лент: большой их набор в зависимос­ти от прочности, невысокая стоимость, простота выполнения стыкового сое­динения и замены части при ремонтах, высокая амортизирующая способность при динамических нагрузках. Недос­татком является большая вытяжка в процессе эксплуатации (до 4%).

Таблица 11

Наименование ткани прокладок	Относительное удлинение при нагрузке 10% от номи­нальной прочности, %
С основой и утком из комбинированных волокон С основой и утком из полиамидного волокна для тканей типа: ТА-100; TK-100; TA-I50; ТК-200 K-I0-2-3T; A1O-2-ЗТ ТК-300; ТА-300; ТК-400; ТА-400 С основой из полиэфирного и утком из полиамидных волокон	3.5   3,5 3,0 4,0   2,0

Преимущества резинотросовых лент: высокая прочность, малое удлинение при работе, повышенный срок службы. Но эти ленты дороже, чем резинотканевые, имеют большую массу, сложнее в эксплуатации.

2.1.2. Тяговые цепи.

Наибольшее распространение на торфоперерабатывающих предприятиях получили пластинчатые цепи по ГОСТ588-81, которые по конструкции шарнира подразделяются на ти­пы: 1 – втулочные; 2 – роликовые; 3 – катковые с гладкими катками на подшипниках скольжения и 4 – катковые с ребордами на катках на подшипниках скольжения (рис. 5, 6). По конструкции цепи каждого типа бывают следующих исполнений: 1 – неразборная цепь со сплошными валиками (ин­декс М); 2 – разборная цепь со сплошными валиками (индекс М); 3 – неразборная цепь с полыми валиками (индекс МС).

Во втулочных цепях внутренние пластины собираются на втулке. Втулка в месте установки пластин имеет лыски, вследствие чего не происходит их взаимного вращения. Наружные пластины собираются на валиках, также имеющих лыски. При взаимном повороте наружных и внутренних пластин трение происходит между втулкой и валиком.

В роликовых цепях на втулках устанавливают дополнительные детали – полые ролики, наружный диаметр которых меньше высоты пластин. Использование роликов позволяет уменьшить износ зубьев звездочки, так как трение скольжения втулки по зубу заменяется трением качения.

При работе конвейера пластины таких цепей перемещаются воло­ком по неподвижным направляющим.

В цепях 3 и 4 типов роликов на втулки устанавливают катки - ходовые опоры с наружным диаметром, равным или большим высоты це­пи, поэтому тяговые цепи катками опираются на направляющие.

Применение катков позволяет заменить трение скольжения трением каче­ния в соединении цепь-звездочка и в роликовых цепях, а также в месте касания тяговых цепей и настила.

В неразборной цепи (исполнение 1) валики с обеих сторон рас­клепываются. На валиках разборных цепей (исполнение 2) имеются лыски.

Стопорение валиков производится с помощью фиксирующих плас­тин, закрепленных болтами.

В пластинчатых цепях третьего исполнения полые валики, как и в цепях исполнения 2, с двух сторон расклепываются. В неразбор­ных цепях 1 и 3 исполнения используют соединительные звенья: одну или две пластины надевают на валики свободно и крепят от осевого перемещения шплинтами.

Для крепления грузонесущего настила в пластинчатых конвейерах или скребков в скребковых чаще используются пластины с одним, дву­мя или тремя отверстиями (рис. 7а), а также специальные пластины с полками (рис. 7б).

В обозначении цепи эти конструктивные особенности соответст­венно обозначаются: 1,1; 1,2 и 1,3 – специальные пластины с одним, двумя или тремя отверстиями в полке; 2,1 и 2,2 и 2,3 – специальные пластины без полки с одним, двумя или тремя отверстия­ми.

Для присоединительных элементов установлено сле­дующее их расположение в цепи: 1 – одностороннее и 2 – двухстороннее. Чередо­вание присоединительных элементов определяется техническими условиями. Параметры наиболее часто применяемых пластин­чатых цепей приведены в табл. 12.

Достоинства тяговых пластинчатых цепей – простота изготовления и крепления рабочих органов, высокая прочность и износо­стойкость.

Таблица 12

Номер	Разрушая нагрузка, кН	Масса 1 м цепи в кг для шага tц, мм
М20   М28   М40   М56   М80   M112   М160   М224		1,14 1,27 1,58 1,84 -   -   -   -   -   -	1,05 1,15 1,45 1,64 2,1 2,38 3,34 3,23 -   -   -   -	0,96 1,04 1,34 1,5 2,05 2,28 3,06 3,45 4,8 5,4 7,26 8,4 -   -	0,93 1,00 1,26 1,4 1,9 2,1 2,82 3,15 4,4 4,9 6,0 6,4 9,15 10,6 -	0,88 0,93 1,20 1,3 1,76 2,0 2,62 2,85 3,95 4,35 5,8 6,1 8,2 9,35 12,7 14,3	0,85 0,8 1,15 1,22 1,7 1,82 2,46 2,65 3,8 4,1 5,3 5,9 7,75 8,7 11,4 12,7	-   1,10 1,16 1,65 1,75 2,38 2,55 3,66 3,9 5,05 5,46 7,05 7,8 10,7 11,7	-   -   1,58 1,70 2,3 3,37 3,47 3,67 4,8 5,15 6,64 7,25 9,8 10,6

Примечание. В числителе приведена масса цепей первогого типа, в знаме­нателе - второго. В номере цепи число обозначает ве­личину разрушающего усилия, кН.

Круглозвенные сварные цепи по ГОСТ 2319-81 изготавливают из прутков круглого поперечно­го сечения двух типов: А – короткозвенные, в которых ширина звена приблизительно равна шагу, и В – длиннозвенные (рис. 8). По точ­ности изготовления цепи бывают двух исполнений: 1 – калиброванные и 2 – некалиброванные.

Калиброванные цепи характеризуются повышенной точностью по шагу и нормированными предельными отклонениями длин участков при их нагружении колибровочной нагрузкой, некалиброванные цепи – ка­либром (диаметром прутка, из которого изготовлена цепь) и шагом.

Техническая характеристика круглозвенных цепей наиболее распространенных калибров приведена в табл. 13.

К достоинствам круглозвенных цепей относятся: простота конст­рукции, низкая стоимость, наличие открытого самоочищающегося шар­нира, пространственная гибкость. Недостатки этих цепей – повышенный износ из-за малой площади контакта звеньев между собой, а также сложность крепления рабочих органов.

Круглозвенные цепи в качестве тяговых имеют ограниченное применение на торфоперерабатывающих предприятиях. Чаще их исполь­зуют в подземных изгибающихся скребковых и пластинчатых конвейе­рах для транспортирования угля.

Таблица 13

Калибр цепи	Шаг цепи	Разрушающая нагрузка, кН	Масса 1 м цепи, кг
тип А	тип В
тип А	тип В
9,5	18,5 18,5	- - - -	10,0 14,0 18,0 26,0 32,0 34,0 40,0 46,0 66,0 102,0 126,0 160,0	0,5 0,75 1,00 1,35 1,80 1,90 2,25 2,70 3,80 5,80 7,30 9,00	0,5 0,74 - 1,30 - - 2,05 - 3,45 5,20 6,50 8,20

Вильчатая цепь (ГОСТ 12996-76) состоит из звеньев в виде двухзубой вилки, соединен­ных пальцами (рис. 9). Цепь типа Р2 собирается с помощью штифта-шпонки при положении соседних звеньев под углом 90°. После вы­правления цепи в прямую линию штифт-шпонка не может выпасть, т.к. упирается в тело звена. Вильчатые цепи изготавливают штамповкой или литьем двух категорий прочности: нормальной (Н) и высокой (В). Эти цепи предназначены для скребковых конвейеров с погружными скребками. Поэтому скреб­ки, привариваемые к звеньям, имеют одинаковую с ними высоту. Так как при работе цепи перемещаются волоком по дну желоба в среде материала, их выбирают с повышенныи запасом прочности (табл. 14).

Для увеличения срока службы скребок крепится к звеньям симметрич­но, чтобы при износе цепи с одной стороны ее можно было перевора­чивать. Цепи эксплуатируются таким образом, чтобы движение проис­ходило в направлении стрелок, выштампованных на звеньях цепи ти­пов Р1 и Р2. Максимально допустимый износ цепи с одной стороны звена по ширине – 10% от значения В, с обеих сторон звена – 20%.

Пробег цепи до предельного допустимого износа (при рабочих нагрузках, не превышающих указанных рекомендованных значений):

20000 км – при движении цепи в среде неабразивного насыпного груза со скоростью до 0,4 м/с;

10000 км – при движении в среде абразивного насыпного груза со скоростью до 0,16 м/с.

Достоинства вильчатых цепей – простота конструкции и высокая надежность. К недостат­кам относятся повышенные удельные нагрузки в шарнирах и связанный с этим износ.

Разборные цепи (ГОСТ 589-74) изготавливают двух типов (рис.10): с вращающимся (Р1) и фиксирован­ными валиками (Р2).

Разборные цепи собирают из парных секций, которые состоят из двух наружных, одного внут­реннего звена и валика.

В цепях типа Р1 внутренним звеном служат две одинаковые сом­кнутые друг с другом пластины. Внутреннее звено цепей типа Р2 в месте контакта с валиком имеет большую ширину, вследствие чего уменьшается удельное давление в шарнире и износ звена и валика.

Для разборки цепь немного стягивают, два соседних внутрен­них звена поворачивают на 90° так, чтобы они располагались перпен­дикулярно продольной оси цепи. В цепях типа Р1 наружные звенья опускают вниз до совме­щения увеличенных отвер­стий, через которые вы­нимается валик. В цепях типа Р2 наружные звенья опускают до места, где соседние внутренние зве­нья имеют утонченную пе­ремычку.

Затем наружные звенья сближают для того, чтобы фасонные головки валиков вышли из гнезд, далее поочередно валики поворачивают на 90°, со­вмещают узкую часть го­ловки с отверстиями на­ружных и внутренних зве­ньев и извлекают валики. Сборку цепи производят в обратной последова­тельности.

Таблица 14

Шаг це­ни, tц мм	Ширина звена В, мм	Диаметр пальца, мм	Разрушающая (в числителе) и рекомендуемая рабочая (в знаменателе) нагрузка, кН. для цепи категории	Масса 1 м цепи, кг
Н	В
			160/5,7 240/10,5 400/19 640/28 1000/46,5	220/10 330/18 550/33 880/50 1400/81	4,9 7,6 9,5 15,6 25,5

Звенья имеют одно­сторонний контакт с валиками, поэтому возможен боковой изгиб цепи. Поворот соседних звеньев в плоскости осей ее шарниров составляет 2÷3°. Если на внутренних звеньях имеются скосы, то угол поворота увеличивается до 8÷10° и более, в связи с этим такие цепи могут быть использованы для кон­вейеров с пространственными трассами. Основные параметры разборных цепей приведены в таблице 15.

Достоинствами разборных цепей являются простота сборки и раз­борки, подвижность в двух взаимно перпендикулярных направлениях, наличие открытого шарнира. К недостаткам относятся сложность и не­высокая точность изготовления.

Таблица 15

Наименование параметров	Шаг цепи, мм
Ширина звена В, мм Разрушающая нагрузка, кН Масса 1 м цепи, кг	1,4	3,2	8,7	3,8	5,2	5,7	9,1	8,0

2.2.Опорные и поддерживающие устройства

Давление от массы транспортируемого груза и движущихся час­тей конвейера на раму передается через опорные или поддерживающие устройства. В ленточных конвейерах и наклонных ковшовых элеваторах тяговый элемент – лента опирается на вращающиеся ролики стационар­ных поддерживающих опор. Тяговые цепи цепных конвейеров чаще всего перемещаются по направляющим с помощью опорных катков или роликов, установленных в шарнирах цепи. Конструкции опорных и поддерживаю­щих устройств будут рассмотрены при изучении соответствующих кон­вейеров. Следует только отметить, что количество этих элементов в конвейерах велико, поэтому от их конструкции и правильности эк­сплуатации в значительной степени зависит расход энергии на тран­спортирование грузов. Например, трение в подшипниках качения опор­ных катков пластинчатого конвейера учитывается коэффициентом со­противления движения, который в зависимости от условий работы из­меняется от 0,01 до 0,045. При использовании в опорах подшипников скольжения в зависимости от условий эксплуатации он изменяется от 0,1 до 0,2. Расход энергии на транспортирование груза в горизон­тальных пластинчатых конвейерах практически прямо пропорционален коэффициенту сопротивления движения. Поэтому применение в опорных катках подшипников качения вместо скольжения на порядок снижает расход энергии в таких конвейерах.

2.3.Приводы

Для сообщения движения рабочим элементам транспортирующие машины снабжены приводами, состоящими из двигателя, редуктора и приводного вала, на котором установлен приводной барабан в лен­точных ковшовых элеваторах и конвейерах или приводные звездочки в цепных конвейерах,

Электродвигатель соединяется с редуктором при помощи муфт. Выходной вал редуктора соединяется с приводным валом конвейера через муфту или дополнительную передачу цепную, ременную или зуб­чатую. Приводы наклонных конвейеров снабжены колодочными тормоза­ми для предотвращения обратного движения грузонесущего элемента при выключенном двигателе под действием оставленного на конвейере материала.

Для приводов конвейеров применяют чаще всего электродвигате­ли переменного тока. При транспортировании пылевидных грузов (торф, угольная мелочь, цемент) следует отдавать предпочтение двигателям в закрытом обдуваемом исполнении – типа 4А. В некото­рых случаях, например, для регулирования производительности обо­рудования, установленного после конвейера, применяют многоскорост­ные электродвигатели переменного или двигатели постоянного тока. Так, для регулирования производительности брикетного завода в за­висимости от физико-механических свойств поступающего сырья в при­воде пластинчатого питателя (короткого конвейера) бункерной сырья используют электродвигатели постоянного тока.

По количеству установленных двигателей различают одно-, двух-, трехдвигательные приводы. На торфоперерабатывающих заводах в при­водах транспортирующих машин используется по одному двигателю.

Приводы конвейеров с гибким тяговым органом подразделяются на фрикционные и с зубчатым зацеплением. В фрикционных приводах тяговое усилие передается на гибкий орган силами трения его о при­водной барабан или блок. Такие приводы применяют для лент и круглозвенных некалиброванных цепей. Приводы с зубчатым зацеплением в виде звездочек применяют для остальных видов цепей.

Профиль зуба звездочек зависит от конструкции тяговых цепей и строится для пластинчатых втулочных, роликовых и катковых цепей по ГОСТ 592-81, для разборных цепей по ГОСТ 593-75.

2.4. Натяжные устройства

Натяжные устройства предназначены для создания необходимого минимального натяжения тягового элемента. Для конвейеров с фрикционным приводом, например ленточных или цепных с некалиброванными круглозвенными тяговыми цепями, натяжение необходимо для создания силы трения между приводным барабаном (приводными звездочками) и тяговым элементом. Кроме того, от натяжения тягового элемента ленточных конвейеров зависит величина прогиба ленты между роликоопорами, что в свою очередь влияет на долговечность работы ленты и подшипников роликоопор. В скребковых конвейерах с высокими скребками натяжение тягового элемента определяет положение скребка от­носительно материала. При недостаточном натяжении скребки отклоня­ются, вследствие чего производительность конвейера снижается.

Натяжные устройства подразделяются на грузовые и механичес­кие. Преимуществом грузовых натяжных устройств является автомати­ческая компенсация удлинения тягового элемента, но они громоздки. Механические натяжные устройства более простые и компактные, но имеют недостатки, т.к. требуют периодического наблюдения и регули­ровки.

По направлению натяжения грузовые натяжные устройства подраз­деляются на продольные и поперечные (рис. 9).

В первом типе грузово­го натяжного устройства (рис. 11а) барабан перемещается перпенди­кулярно трассе конвейера. Во втором натяжной барабан установлен на тележке (рис. 11б), к которой через систему блоков прикреплен груз.

Перемещение натяжного бара­бана происходит вдоль тягового элемента. Продольные грузовые натяжные устройст­ва сложнее, чем поперечные, для перемещения груза необходима спе­циальная шахта. Недостатком поперечных грузовых натяжных устройств по сравнению с продольными является повышенный расход энергии на преодоление дополнительных сопротивлений при огибании тяговым элементом отклоняющих барабанов. Кроме этого, на отклоняющих ба­рабанах таких устройств происходит знакопеременная изгибная де­формация тягового элемента, в связи с чем снижается срок его рабо­ты.

Грузовые натяжные устройства делятся на грузовые тележечные и грузовые вертикальные (рамные) [11]. Каждое из натяжных устройств состоит из натяжной тележки (или натяжной рамы) и грузового устройства (рис. 12 а, б).

Грузовые устройства могут быть без полиспаста, с полиспастом или грузолебедочные.

Выбор типа натяжного устройства зависит от длины конвейера, схемы его трассы, условий размещения устройства и других условий.

Грузовые натяжные устройства чаще используются для конвейе­ров длиной более 100 м. На торфоперерабатывающих предприятиях применяются конвейеры длиной до 100 м, снабженные механическими натяжными устройствами винтовыми (рис. 12 в) или пружинно-винтовыми.

В винтовом натяжном устройстве ось 1 натяжного ба­рабана для ленточных конвейеров или натяжных звездочек для цепных конвейеров устанавливают на ползунах 2, которые перемещаются в неподвижных направляющих 3. Головки двух натяжных винтов 4 входят в пазы ползунов. Натяжение тягового элемента происходит при вра­щении натяжных гаек 5, которые упираются в неподвижные стойки ра­мы конвейера.

Установка пружин по одной на каждый ползун между натяжной гайкой и стойкой увеличивает период между контрольными осмотрами устройства. Пружина также играет роль амортизатора, предохраняю­щего, например, тяговую цепь от разрушения при случайном попада­нии кусков груза между цепью и звездочкой. В цепных конвейерах одна звездочка на натяжном валу установлена на шпонке, а вторая свободно, что позволяет компенсировать неодинаковую вытяжку тяго­вых цепей.

2.5. Загрузочные и разгрузочные устройства

Конвейеры загружают с помощью загрузочных воронок и направля­ющих лотков. Для повышения долговечности конвейерных лент высота загрузочной воронки должна быть минимальной, а ее дно наклонным. При наклонной воронке груз приобретает скорость по направлению движения конвейерной ленты, что уменьшает ее проскальзывание относительно транспортируемого материала. Угол наклона дна должен быть на 10÷15° больше угла трения груза о стенки. Для центриро­вания материала на полотне конвейерной ленты используются направ­ляющие лотки. Расстояние между боковыми стенками лотков принимают (0,5÷0,6) ширины ленты.

Разгрузка ковшовых элеваторов, пластинчатых и вибрационных конвейеров производится в конце их трассы. Скребковые и винтовые конвейеры могут разгружаться через люки в дне желоба, ленточные конвейеры – как через концевой барабан, так и в любом месте трас­сы с помощью специальных устройств: плужковых сбрасывателей или двухбарабанных сбрасывающих тележек.

3. ОСНОВЫ РАСЧЕТА КОНВЕЙЕРОВ

3.1. Производительность машин

Основными параметрами производительности машин непрерывного действия являются количество груза, находящегося на 1 м длины грузонесущего элемента – погонная нагрузка в единицах массы q_гр (кг/м) или объема q_{гр об} (л/м), и скорость перемещения груза υ (м/с). При известных значениях q_гр и υ секундная производитель­ность конвейера равна q_грυ (кг/с).

Производительность конвейеров принято выражать в единицах массы Q (т/ч) или объема V (м³/ч) за час работы машины. Тог­да

, (3.1)

. (3,2)

Если материал перемещается на грузонесущем элементе желобча­той формы площадью поперечного сечения F₀ (м²) сплошным потоком, то при коэффициенте заполнения желоба материалом ψ площадь по­перечного сечения груза будет равна (м²):

F = F₀ ψ.

В этом случае количество материала на 1 м длины конвейера

, (3.3)

. (3.4)

Подставив значения погонной нагрузки (3.3) (3.4) в соответствующие выра­жения (3.1) и (3.2), получим

, (3.5)

. (3.6)

При транспортировании груза отдельными порциями, например, в ковшах объемом i₀ (л) с коэффициентом их заполнения ψ, объем i таких порций равен i =i₀ ψ.

Тогда погонная нагрузка при шаге ковшей t_к (м) в соответст­вующих единицах (л/м и кг/м) равна

, (3.7)

, (3.8)

и часовая производительность составляет

, (3.9)

. (3.10)

Таким образом, производительность машин непрерывного дейст­вия является функцией скорости транспортирования и геометрических размеров грузонесушего органа: площади поперечного сечения ленты F₀ для ленточного конвейера или линейного объема ковшей i₀/t_к для ковшевого элеватора.

Обычно при проектировании машин непрерывного действия возни­кает задача – подобрать геометрические параметры конвейера задан­ной производительности для транспортирования определенного вида материала. В этом случае в зависимости от типа машины и физико-ме­ханических свойств груза выбирают рабочую скорость транспортирова­ния, формулы (3.5), (3.6) или (3.9), (3.10) преобразуют и опреде­ляют геометрические параметры грузонесущего органа конвейера.

3.2. Мощность привода и коэффициент сопротивления движению

Мощность привода транспортирующей машины при подъеме матери­ала на высоту H (м), т.е. полезная мощность N_п (кВт) без уче­та потерь на трение при известной производительности Q (т/ч) рав­на

. (3.11)

Потребная мощность двигателя

, (3.12)

где η – кпд транспортирующей машины и привода.

Чем совершеннее машина, тем выше ее кпд. Такое утверждение справедливо для машин, поднимающих материал вертикально вверх. Для конвейеров, транспортирующих грузы в направлении, близком к горизонтальному, дело обстоит иначе. Если рассмотреть несколько конвейеров, поднимающих материал на одну и ту же высоту, но с разной длиной транспортирования в горизонтальном направлении, то чем длиннее конвейер, тем больше в нем поддержива­ющих опор, и больше затраты энергии на преодоление трения в этих опорах. Полезная же мощность на подъем материала в них одинакова. Отсюда следует, что кпд с увеличением длины транспортирования уменьшается, и установка менее совершенна. Очевидно, такой вывод нельзя признать правильным, поэтому для конвейеров определяют мощность отдельно на подъем грузов (эта величина может быть равной 0 и даже отрицательной при H < 0) и на преодоление сопротивлений движению. Для этого используется коэффициент сопротивления движе­нию (далее – коэффициент сопротивления), который равен отношению сил сопротивления W_сопр (Н) при перемещении груза к его силе тяжес­ти. Для конвейера длиной L (м) и погонной нагрузке q_гр (кг/м) коэффициент сопротивления

. (3.13)

Отсюда сила сопротивления движению

, (3.14)

и соответственно мощность на преодоление сопротивлений

. (3.15)

Из формулы (3.1)

,

тогда из (3.15)

. (3.16)

Общая мощность равна сумме мощностей (3.11) и (3.16) с учетом, что H может иметь любой знак,

, (3.17)

а мощность приводного двигателя, как и в (3.12) получим из (3.17)

, (3.18)

где η _пр – кпд приводного механизма.

3.3. Сопротивление движению. Тяговый расчет

Цель тягового расчета – определение сил сопротивления движе­нию на отдельных участках трассы конвейера, силы тяги, затрачивае­мой на преодоление всех сил сопротивления движению, и необходимой мощности привода конвейера. Для этого применяют метод последова­тельного обхода по контуру. Суть его сводится к следующему. Весь контур трассы конвейера разбивают на отдельные участки с оди­наковым видом сопротивления движению. Точки контура нумеруют после­довательно по направлению движения тягового элемента, начиная с точки сбегания с приводного барабана, где S₁ = S_сб. В каждой последующей точке контура натяжение тягового элемента равно сумме натяжения его в предыдущей точке и сопротивления движению на участ­ке между этими точками, т.е.

. (3.19)

При этом следует учитывать правило знаков. Сопротивление считается положительным, если оно направлено навстречу движению.

Обходя последовательно по контуру, находим натяжение тягового элемента в точке набегания на приводной барабан S_нб как фун­кцию от S_сб в виде

, (3.20)

где a и b – численные коэффициенты, получаемые в результате расчета.

В уравнении (3.20) - два неизвестных S_нб и S_сб, определя­емых в соответствии с типом конвейера (способ определения S_нб и S_сб приводится ниже в тяговом расчете соответствующего конвей­ера). При известных S_нб и S_сб тяговая сила W₀ (Н) равна

. (3.21)

Потребная мощность двигателя (кВт)

. (3.22)

Для использования рассмотренного метода тягового расчета следует определить сопротивления движению тягового элемента на различных участках.

Сопротивления движению подразделяются на распределенные, действующие на большой длине, и сосредоточенные – сопротивления на участках, длиной которых можно пренебречь, например, на пово­ротном пункте, в местах загрузки и разгрузки и др.

Распределенные сопротивления в свою очередь подразделяются на сопротивления на прямолинейном и криволинейном участках трас­сы. На заводах по переработке торфа применяются конвейеры отно­сительно небольшой длины (конвейер из бункерной сырья в подгото­вительное отделение ТБЗ длиной 110 м, в то время как на открытых горных разработках используются конвейеры длиной 8-10 км). Криво­линейные участки таких конвейеров имеют относительно небольшую протяженность, поэтому с достаточной степенью точности сопротив­ления движению на таких участках будем считать сосредоточенными и определять так же, как на поворотном пункте.

Сопротивления на прямолинейных участках определяют для двух случаев. В первом – груз перемещается на грузонесущем элементе и не входит в соприкосновение с неподвижными элементами конвейера, например, ленточный конвейер, ковшевой элеватор и др. На таких конвейерах коэффициент сопротивления движению для груза и движу­щихся элементов конвейера общий. Во втором случае – груз частично или полностью располагается на неподвижном желобе и перемещается волоком, коэффициенты сопротивления движению для груза и движу­щихся частей конвейера разные. Так, в скребковом конвейере с низ­кими скребками материал и тяговые цепи перемещаются волоком по дну неподвижного желоба. Коэффициенты сопротивления будут равны коэффициентам трения скольжения соответственно материала (напри­мер, торфа) по стали и стали по стали.

Рассмотрим случай транспортирования с общим коэффициентом w сопротивления движению для груза и движущихся частей конвейера по наклонному прямолинейному участку пути длиной L (рис. 13). Погонную массу груза обозначим через q_гр, движущихся частей конвейера – q₀ (кг/м).

Груз и движущиеся части конвейера общим весом при перемещении вдоль наклонного участка пути преодолевают две силы: составляющую веса груза

, (3.23)

направленную вдоль наклонного участка, и сопротивление движению от нормальной составляющей веса

. (3.24)

Знак первой силы зависит от направления движения конвейера: при подъеме – знак плюс, при движении вниз – минус.

Таким образом с учетом (3.23 и 3.24), сопротивление движению на наклонном прямоли­нейном участке груженой ветви конвейера равно

, (3.25)

где L_гр – длина конвейера по горизонтали; w_гр – коэффициент сопротивления на грузовой ветви.

Сопротивление движе­нию на обратной порожней ветви конвейера W_пор опреде­ляем по формуле (3.25), подставляя в нее q_{г р} = 0 и изменив знак перед H на обратный (при подъеме груженой порожняя ветвь движется вниз):

. (3.26)

Для случая транспор­тирования материала с раз­личными коэффициентами сопротивления движению для груза w_гр и движущихся частей конвей­ера w₀ выражения (3.24) и (3.25) преобразуем:

, (3.27)

. (3.28)

Для горизонтальных конвейеров в соответствующих выражениях следует подставить β = 0; H = 0; L_г = L.

Коэффициент сопротивления движению для некоторых типичных случаев перемещения груза: волоком w = f, где w – коэффициент трения скольжения на ходовых катках

, (3.29)

где μ _ц – коэффициент трения в цапфах; на подшипниках качения со смазкой μ _ц = 0,03÷0,06, на подшипниках скольжения μ _ц = 0,15÷0,25; d – диаметр цапф; k_к = (0,05÷0,2), см – коэффициент трения качения катков по направляющим; D – диаметр катка, c = 1,1÷1,4 – коэффициент, учитывающий трение скольжения реборд катков о направляющие.

Сопротивление на поворотном пункте W_пп возникает вследст­вие трения в подшипниках вала и изгиба тягового элемента, имеющего определенную жесткость, вокруг барабана для конвейерных лент, а также трения в шарнирах для цепей.

С достаточной степенью точности можно принять

, (3.30)

где S_нб – усилие в тяговом элементе в точке набегания на поворот­ный пункт; к_пп – коэффициент сопротивления движению при углах обхвата тяговым элементом 90° и 180° соответственно: ленты – 1,02÷1,03 и 1,03÷1,04, цепи – 1,03 ÷ 1,05 и 1,05 ÷ 1,08.

Сопротивление в месте загрузки W_заг (Н) складывается из двух составляющих: сил инерции W_{заг и} и сил сопротивления от тре­ния о борта W_{заг б}:

. (3.31)

Рассмотрим загрузку материала на конвейер, имеющий скорость движения тягового элемента υ (м/с). Груз поступает на грузонесущий орган из вертикальной воронки, то есть скорость груза по направлению движения грузонесущего органа равна нулю. Сила трения между грузонесущим органом и материалом, за счет которой он посте­пенно разгоняется до скорости υ и преодолевает инерцию покоя – W_{заг и}.

Кинетическая энергия, сообщаемая грузу, при производитель­ности конвейера Q (т/ч) равна

. (3.32)

При разгоне груза от нулевой до скорости υ его движение – равномерно ускоренное (при условии, что поверхность грузонесущего органа ровная). За время разгона t он переместится на длину . Грузонесущий орган преодолевает сопротивле­ние трения W_{заг и} о материал. При равномерном движении за то же время t она переместится на длину . То есть, за счет проскальзывания материала перемещение ленты за одно и то же время в два раза больше, чем груза. Вследствие этого энергия E_пр, затрачиваемая приводом конвейера на разгон материала, с учетом его проскальзывания, в два раза больше, чем E_гр (3.32):

.

Отсюда сопротивление на преодоление сил инерции груза

. (3.33)

Если скорость груза в месте загрузки 0 < υ₀ < υ, то приращение его кинетической энергии

.

В этом случае совершаемая приводом работа E_пр на разгон груза, с учетом его проскальзывания по грузонесущему органу, нап­ример конвейерной лепте, будет больше E_гр во столько раз, во сколько путь ленты l_л = υt в период ускорения больше пути груза .

Отсюда

,

. (3.34)

Для определения сопротивления W_{заг б} от трения груза о борта длиной L_б рассмотрим слой материала толщиной dh. Вертикаль­ное давление на глубине залегания h этого слоя равно (рис. 14) , н/м²,

где ρ – плотность насыпно­го груза, т/м³.

Боковое давление на вер­тикальную стенку

,

где ε – коэффициент боко­вого давления.

Сила, с которой этот слой давит на борта длиной L_б

.

Тогда сила трения груза о борта

, (3.35)

где h = ψ h_б; h_б – высота борта; ψ = 0,5÷0,8 – коэффициент использования высоты бортов.

Общее сопротивление в месте загрузки с учетом (3.34 и 3.35)

. (3.36)

Для предварительных расчетов сопротивление от трения груза о борта можно учитывать с помощью коэффициента с_б =1,1÷1,4.

Тогда

. (3.37)

Сопротивление на криволинейном участке W_крив (Н) можно опре­делить по формуле

, (3.38)

где w – коэффициент сопротивления движению; α – центральный угол криволинейного участка.

3.4. Расположение на конвейере привода и натяжного устройства

На выбор места установки привода нередко влияют местные ус­ловия, например, удобное расположение и простое обслуживание при­водной станции. Так, в конвейерах для загрузки промежуточных бун­керов привод устанавливают в нижней части, несмотря на то, что экономически выгоднее его располагать над бункером.

Если местные условия не имеют решающего значения, то при вы­боре места расположения привода стремятся к уменьшению наибольшего натяжения тягового элемента S_max, так как с ростом этой величины требуется более прочный тяговый элемент, поворотные устройства больших размеров, а следовательно, масса и стоимость конвейера возрастут.

В горизонтальных и пологонаклонных конвейерах (при подъеме груза) привод располагают таким образом, чтобы он тянул на себя наиболее груженую ветвь, то есть в головной части. Это дает воз­можность уменьшить тяговое усилие и, следовательно, энергозатраты на перемещение груза.

В подтверждение этого рассмотрим два одинаковых наклонных прямолинейных конвейера (рис. 15), отличающихся тем, что у первого привод расположен в верхней части, а у второго внизу.

Разобьем контуры конвейеров, начиная с точки сбегания с при­водного барабана (звездочек).

1 вариант 2 вариант

Сопротивления движению на прямолинейных участках – груженом и порожнем, зависящие от погонных нагрузок q_гр и q₀ и парамет­ров конвейеров, в обоих случаях соответственно равны:

и .

Сопротивления движению на натяжном барабане (звездочках), в качестве которого использован второй поворотный пункт, пропорцио­нальны натяжению тягового элемента перед ним. Предположив, что

, ,

так как перед натяжным барабаном (звездочками) во втором варианте находится груженая ветвь, поэтому .

В точке 4 набегания тягового элемента на приводной барабан (звездочки) его натяжение равно . Так как во втором варианте одно из слагаемых больше: , то и потери на преодоление сопротивлении на приводном бара­бане (звездочках) во втором варианте также выше: .

Таким образом, при расположении привода внизу сопротивления на поворотных пунктах имеют большие значения, чем при расположе­нии его в верхней части конвейера. Следовательно, тяговое усилие во втором случае больше, чем в первом.

Кроме этого, недостатком расположения привода в нижней час­ти конвейера является увеличение натяжения тягового элемента в месте установки натяжного устройства, вследствие чего оно услож­няется, и холостой ветви, что повышает ее износ.

В качестве натяжного барабана (звездочек) при механических натяжных устройствах используется второй поворотный пункт с углом обхвата тяговым элементом 180⁰. Поперечное грузовое натяжное устройство, которое удобнее располагать в верхней части конвейера (не требуется создание специальной шахты), в этом случае находится в месте минимального натяжения тягового элемента и, следовательно, величина груза будет меньше.

3.5. Динамика цепных конвейеров

Недостатком цепных конвейеров является неравномерность хода цепи, пульсирующий характер ее движения при постоянной скорости вращения приводной звездочки. Длительность цикла пульсации равна времени поворота звездочки на угол α, соответствующий одному звену цепи. Вследствие неравномерности движения тяговой цепи в ней возникают динамические усилия, величина которых зависит от ускоре­ния и массы движущихся элементов конвейера и груза.

При угловой скорости приводной звездочки ω окружная ско­рость зуба υ_o и цепи υ_ц соответственно равны (рис. 16 а)

; , (3.39)

где φ – переменный угол, образуемый радиусом 01 и вертикалью; φ=ω t, t – время поворота звездочки на этот угол; R₀ – радиус начальной окружности звездочки. Ускорение цепи

. (3.40)

Рассмотрим три положения звездочки (рис. 16 б):

Графики изменения скорос­ти и ускорения цепи при вращении звездочки пока­заны на рис. 17. В мо­мент (третье положение), когда один зуб звездочки выходит из зацепления с шарниром цепи, а следую­щий входит, ускорение цепи мгновенно возраста­ет на величину 2j_{ц max}, динамическая составляю­щая S_дин и полное усилие S_расч, действующее на цепь в этот момент, равны:

(3.41)

(3.42)

где m_пр – приведенная масса груза и движущихся частей конвейера, подчиняющаяся закономерности (3.39); S_ст – статическое усилие, определяемое методом последовательного обхода по контуру.

Из-за наличия зазоров в шарнирах цепи, ее провисания динами­ческое усилие передается не на всю длину цепи. В некоторых конвей­ерах, например скребковом, в пульсирующем движении участвует не вся масса груза [l, 2]. Величину приведенной массы определяем по формуле

, (3.43)

где к^/ и к^// – коэффициенты участия соответственно груза и движущихся частей конвейера в колебательном, пульсирующем движении: к^/ = (0,3÷0,5) для скребкового, (0,7÷0,9) – для пластинчатого, (1) – для прочих конвейеров; к^// = 2; 1,5; 1,0 при длине конве­йера L соответственно до 25; (25÷60) и более 60 м.

Максимальное ускорение (3.40) c учетом того, что

и

равно

, (3.44)

где t_ц – шаг цепи, n – частота вращения звездочки, мин^-1.

Ускорение цепи и, следовательно, динамичес­кая составляющая нагрузки на цепь при постоянных размерах звездочки прямо пропорци­ональна квадрату скорости, а при постоянной скорости и диаметре звездочки обратно пропорциональны числу зубьев звездочки и прямо пропорциональны шагу цепи. Поэтому для высокой производительности цепных конвейеров (большой скорости) следует использовать короткозвенные цепи и звез­дочки с большим числом зубьев, то есть большего диаметра. С целью снижения массы цепи рекомендуется применять длиннозвенные цепи, но при этом необходимо уменьшить скорость конвейера.

Подставив в (3.41) выражения (3.43) и (3.44) получим для динамической составляющей силы S_дин, действующая на цепь,

. (3.45)

В связи с тем, что большинство торфоперерабатывающих пред­приятий работает в непрерывном режиме (мало остановок оборудова­ния) и инструкциями по эксплуатации оборудования предусматривает­ся остановка предварительно разгруженных конвейеров, расчет усилий в тяговом элементе цепных конвейеров в период пуска не производят.

4. КОНВЕЙЕРЫ С ГИБКИМ ТЯГОВЫМ ОРГАНОМ

4.1. Ленточные конвейеры

Наибольшее распространение на заводах по переработке торфа получили ленточные конвейеры (ГОСТ 22644-77 - ГОСТ 22647-77).

В торфяных машинах ленточные конвейеры используются для перемещения фрезерного и кускового торфа (машины МТФ-62, МТФ-37) [9].

Это объясняется в первую очередь тем, что ленточные конвейеры из-за значительной скорости движения имеют производительность, во много раз превышающую производительность других конвейеров. Они бесшумны в работе, могут иметь сложную трассу с горизонтальными и наклонными участками, благодаря простоте конструкции и эксплуатации имеют высокую надежность.

К недостаткам ленточных конвейеров можно отнести высокую сто­имость ленты (до 50% общей стоимости конвейера), сложность исполь­зования при транспортировании липких, горячих и тяжелых штучных грузов, малый угол наклона конвейеров, что значительно увеличивает длину конвейера и используемых для них наклонных галерей.

4.1.1. Устройство конвейера

Ленточный конвейер [2, 3] состоит из бесконечной ленты (рис. 18), которая огибает концевые приводной и натяжной барабаны. Лента опирается на поддерживающие ролики: верхние и нижние, которые закреплены на станине. Грузонесу­щей является верхняя ветвь ленты, она загружается материалом из загрузочной воронки, разгружается либо с помощью промежуточных разгрузочных устройств или через концевой барабан в разгрузочную воронку.

Очистка ленты от прилипшего материала производится очист­ным устройством.

Для устойчивого неподвижного положения груза на ленте угол наклона лен­точных конвей­еров не должен превышать на 10÷15° меньше­го угла трения груза о ленту в покое. Для фрезерного торфа угол наклона конвейера с гладкой лентой желобчатой формы (при подъеме материала) принимают равным 22°, для торфяных брикетов 15°.

Конвейерная лента. В ленточных конвейерах лента является од­новременно тяговым элементом и грузонесущим органом. Отсюда требо­вания к конвейерным лентам: высокая прочность и износостойкость на истирание о транспортируемый груз и опорные устройства, малая масса и небольшое относительное удлинение, высокая эластичность как в продольном, так и в поперечном направлениях, стойкость к воздейст­вию груза и окружающей среды. Этими требованиями и определяется конструкция конвейерной ленты.

На торфоперерабатывающих предприятиях применяют резиноткане­вые ленты как наиболее распространенные.

Срок службы конвейерных лент зависит от условий эксплуатации, но при трехсменной работе не должен быть меньше регламентированных значений (приложение 2) без учета вторичного их использования.

Для определения категорий условий эксплуатации конвейерных лент пользуются суммарной оценкой отдельных факторов (приложение 3).

Конвейерные ленты рассчитывают по максимальному статическому натяжению S_max, определяемому методом последовательного обхода по контуру. Расчетом определяют необходимое число i_n прокладок с учетом запаса n прочности (табл. 16) [1, 2] ленты на разрыв:

, (4.1)

где B – ширина ленты, м; σ _p – предел прочности одного мм одной прокладки на разрыв, Н/мм (табл. 8).

Таблица 16

Тип ленты	Число прокладок	Коэффициент запаса проч­ности n при угле нак­лона конвейера
β ≤ 10°	β > I0°
Резинотканевая, общего назначения и морозостой­кая Теплостойкая Повышенной теплостой­кости	До 5 Более 5 Любое Любое

Относительно высокий коэффициент запаса прочности принимают в связи с ослаблением ленты в местах стыков, наличием неучтенных напряжений на изгиб, возникающих при огибании лентой поворотных пунктов, а также неравномерным распределением напряжения между все­ми прокладками.

Если в результате расчета полученное число прокладок окажет­ся больше максимального значения (табл. 16), то необходимо приме­нять более прочную ленту или ленту большей ширины, уменьшив соот­ветственно рабочую скорость конвейера.

Опорные устройства. В качестве опорных устройств чаще всего используются роликоопоры, реже настил – при транспортировании штуч­ных грузов в месте их упаковки.

По назначению роликоопоры (рис. 19) делятся на рядовые (верхние и нижние), предназначенные для поддержания ленты между барабанами и придания ей необходимой желобчатой формы сечения, и специальные, выполняющие следующие функции: центрирующие – регулирование положения ленты относительно продольной оси; амортизирующие – смягчение ударов груза о ленту в местах загрузки; очистные – очистка ленты от частиц налипшего груза; переходные – изменение желобчатости ленты перед ко