История и закономерности развития конвейеров в горной промышленности

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2019-2-144-79-80

И.А. Кирсанов, ассистент кафедры «Механизация и автоматизация автодорожной отрасли» Шахтинского автодорожного института (филиала) ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова

Конвейеры в горной промышленности начали применяться достаточно давно. Использование конвейеров позволило облегчить труд человека по транспортировке горной массы и механизировать этот процесс. Однако первые конвейеры были громоздкими, металлоемкими, со сложной монтажной и демонтажной работой, что в свою очередь поднимало вопрос о дальнейшем их усовершенствовании.

Поиск новых научных и инженерных решений невозможен без глубокого и всестороннего анализа существующих идей и исследований, что обусловливает актуальность данной темы.

В СССР первые ленточные конвейеры появились в 1931 г. и в дальнейшем с каждым годом их применение только возрастало. Уже в 1979 г. в горном деле применялись преимущественно ленточные конвейеры и составляли приблизительно 80% в наклонных выработках.

Одним из наиболее используемых на то время был забойный ленточный конвейер (1978 г.). Он включал в себя приводную и натяжную станции, секции става с роликоопорами, установленное на тележке загрузочное устройство и механизм запасовки ленты, причем секции конвейера выполнены расчлененными по продольной оси на две симметричные части с возможностью фиксации и поперечной раздвижки посредством установленных на тележке консольных балок с взаимодействующими с частями секций бугелями, при этом тележка соединена с натяжной станцией с помощью каната. Этот конвейер имел достаточно сложную конструкцию, что ограничивало возможность его использования в другом месте. Эксплуатационные расходы на конвейер были также высоки.ИСТОРИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ КОНВЕЙЕРОВ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В 1998 г. появилась модификация шахтного ленточного конвейера, который содержал линейный став, состоящий из секций, выполненных из швеллеров, вертикальных опорных стоек, роликоопор, при этом секции соединены между собой при помощи распорной накладки между полками швеллеров и соединенной с ними болтами, а роликоопоры крепились узлами упрощенной конструкции, что позволяло увеличить надежность става и снизить его стоимость, однако болтовое соединение неудобно при монтаже и перемонтаже става.

В 2003 г. конструкция ленточного конвейера снова претерпела изменения. Теперь ленточный конвейер содержит ленту, включающую грузовую и холостую ветви и замкнутую на приводном, натяжном и отклоняющих барабанах, с размещением натяжного барабана на связанной с противовесом посредством канатной системы и отклоняющих блоков тележке с возможностью ее перемещения по направляющим, раму. В зоне приводного барабана на холостой ветви ленты с помощью головного отклоняющего и двух оборотных барабанов сформирован петлевой участок. Один оборотный барабан размещен на тележке с возможностью ее перемещения по направляющим, а тележка кинематически посредством канатного кратного полиспаста связана с тележкой натяжного барабана. Подвижная обойма полиспаста закреплена на тележке оборотного барабана, а неподвижная обойма – на раме конвейера. Канат полиспаста размещен с зазорами в кольцевых направляющих рамы конвейера, а его свободный конец закреплен на тележке натяжного барабана. Такая конструкция повысила надежность работы ленточного конвейера большей протяженности за счет снижения динамических нагрузок и обеспечивало натяжение ленты в зоне ее сбегания с приводного барабана.

В 2004 г. был разработан конвейер, который включает: 1) грузонесущую ленту, огибающую передний, смонтированный на разгрузочной секции с выносной стрелой, и задний, смонтированный на хвостовой секции, имеющей узел гидропередвижчика, барабаны; 2) роликоопоры для рабочей и холостой ветвей грузонесущей ленты, смонтированные на секциях, соединенных болтовыми соединениями в ленточный став; 3) две приводные секции с установленными на них приводным и обводным барабанами; 4) два приводных блока, содержащих редуктор и электродвигатель, расположенных на единой раме, соединенных между собой быстроходной муфтой и передающих вращение приводным барабанам посредством тихоходной муфты; 5) устройство натяжное, содержащее подвижную каретку с обводным барабаном и канатными блоками и соединенный с ней посредством канатной полиспастной системы приводной механизм с барабаном для намотки каната и канатными блоками; 6) секцию загрузочную, представляющую собой металлический желоб с бортами и смонтированную на линейном ставе. При этом разгрузочная, хвостовая и приводные секции, а также приводные блоки и приводной механизм натяжного устройства установлены на фундаменты и закреплены посредством фундаментных болтов. Однако данная конструкция по-прежнему не решала вопрос со сложностью монтажно-демонтажных работ.

И только в 2009 г. был разработан ленточный конвейер с бесфундаментным креплением узлов конвейера, который обладает повышенной жесткостью и при этом сниженной металлоемкостью, длина конвейера варьируется благодаря использованию многобарабанного натяжного устройства, а также упрощены монтажные и демонтажные работы, что позволяет использовать данный конвейер на различных объектах. Данное конструкторское решение позволило удовлетворить различные технические требования. И в настоящий момент является одним из наиболее оптимальных.

Помимо ленточных конвейеров, в горном деле также используются пластинчатые и скребковые конвейеры. Хотя процент их использования меньше по сравнению с ленточными, все же они достаточно уверенно смогли зарекомендовать себя на определенных объектах.

Пластинчатые конвейеры содержат пластинчатую ленту, состоящую из настила, прикрепленного к двум тяговым цепям с ходовыми катками с возможностью их передвижения по направляющим, закрепленным на стойках рамы. Конвейер также имеет ограничение по протяженности, что было устранено немного позднее, благодаря использованию промежуточных приводов. Однако эта конструкция достаточно сложная, из-за чего в ней возникают динамические нагрузки при взаимодействии кулаков промежуточных приводов с тяговыми цепями конвейера. Помимо этого, недостатком является сложная синхронизация работы промежуточных приводов при их последовательной установке, что снижает надежность работы.

К достоинствам пластинчатого конвейера можно отнести сам настил, который может быть выполнен из прочных металлов, что позволяет данному конвейеру транспортировать крупнокусковые и тяжелые материалы, добываемые в процессе выработки. А использование высокопрочных тяговых цепей позволит использовать конвейер под сильными нагрузками как при большом весе груза, так и на дальних расстояниях. Однако при всех его преимуществах он очень металлоемкий и дорогостоящий.

Другим видом конвейеров, получившим распространение в горном деле, стали скребковые конвейеры. Основное назначение скребковых конвейеров – это доставка сыпучих и кусковых материалов из забоев или в транспортных выработках небольшой протяженности. Недостатком этих конвейеров является сам принцип транспортирования волочением, что обусловливается большим сопротивлением движению, и, как следствие, высокой энергоемкостью и интенсивным износом тягового и рабочего органов.

Скребковые конвейеры включают в себя решетчатый став, загрузочную и разгрузочную площадки, тяговый орган в виде двух цепей с закрепленными на них скребками, привод и натяжную головку. Конвейер имеет небольшой наклон в направлении движения. Его недостаток – небольшая производительность при увеличении угла наклона более пятнадцати градусов.

В горной промышленности применяются различные виды конвейеров. У каждого конкретного вида есть свои преимущества и недостатки.

Высокая производительность и скорость транспортирования горной массы ленточных конвейеров является неоспоримым преимуществом по сравнению с другими видами конвейеров, однако этот конвейер применяется лишь в горизонтальной плоскости и под небольшим углом наклона, при увеличении которого резко теряется производительность. Скребковый конвейер в свою очередь хорошо зарекомендовал себя благодаря возможности транспортировать сыпучие и кусковые материалы при более высоком угле наклона, однако производительность его при этом невысока. Скребковый конвейер из-за принципа транспортирования волочением более подвержен износу и поломкам, чего нельзя сказать о пластинчатом конвейере, у которого транспортирующий элемент выполнен из специального настила, изготовленного из высокопрочных материалов, способных выдержать большую нагрузку или транспортировать горную массу на дальние расстояния, правда, его стоимость также высока.

Ленточные конвейеры получили наиболее широкое распространение, благодаря:

1) простоте конструкции, основными элементами которой являются став, привод, натяжной и приводной барабаны, лента, роликоопоры;

2) большой протяженности, которая обеспечивается многобарабанным натяжным устройством, позволяющим транспортировать горную массу на значительные расстояния по сравнению с другими видами конвейеров;

3) высокой надежности, которая обеспечивается отсутствием сложных узлов и элементов в конструкции, а также достаточно прочными материалами, что позволяет использовать конвейер в течение длительного периода времени без ремонта;

4) высокой производительности, обусловленной достаточно высокой скоростью транспортирования, а также длительными межремонтными циклами;

5) экономичности, заключающейся в совокупности вышеперечисленных показателей, обеспечивающих стабильную работу конвейера.

Ключевые слова: горная промышленность, конвейер ленточный, конвейер пластинчатый, конвейер скребковый, надежность, производительность, конструкция

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Конвейер ленточный: пат. 2209753 РФ: МПК B65G15/08 / Мишнев А.В., Подугольников Е.В., Трифонов С.С., Кучер А.В; патентообладатель: ОАО «НПО «Сибсельмаш»; заявл. 2008.01.09, опубл. 2009.07.27.

2. Скребково-пластинчатый конвейер: пат 2366817 РФ: МПК B65G19/26 / Атрушкевич А.А., Атрушкевич О.А., Атрушкевич В.А., Атрушкевич А.В; патентообладатель: Атрушкевич А.А.; заявл. 2007.05.03, опубл. 2009.09.10.

3. Конвейер пластинчатый: пат. 2425224 РФ: МПК B65G19/26 / Тарасов Ю. Д.; патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (технический университет); заявл. 2009.12.15, опубл. 2011.07.27.

4. Конвейеры: Справочник / Р.А. Волков, А.Н, Гнутов, В.К. Дьячков и др.; под общ. ред. Ю.А. Пертена. Л.: Машиностроение, 1984. 367 с.

Журнал "Горная Промышленность" №2 (144) 2019, стр.79-80