Применение узла натяжения ленты в конструкциях конвейеров для транспортирования сыпучих грузов на подъем и под уклон

Вальдемар Вуйчицки, магистр, инж., ФАМУР А.О.

При проектировании современных ленточных конвейеров для горнодобывающей промышленности решается главная задача – достижение высокой эксплуатационной надежности оборудования, не ограничивающей возможности добычи полезных ископаемых горным предприятием. С этой целью рассматриваются конкретные задачи, вытекающие из расположения конвейера и последовательности технологических цепочек процесса добычи полезного ископаемого.

Существуют определенные особенности решения главной задачи при проектировании подлавного (призабойного) конвейера, сборочного конвейера и конвейера, применяемого при проходке выработок.

Ниже представлена конструкция привода конвейера, содержащая устройство поддержания постоянного натяжения ленты при транспортировании сыпучих материалов на подъем и под уклон, которая используется в шахтных конвейерах. Это устройство предназначено для обеспечения надежного фрикционного сопряжения приводных барабанов с лентой независимо от нагрузки (пуск, стабильная работа, торможение). Самая важная функция – обеспечение рабочего натяжения ленты перед приводом, в момент торможения конвейера – для недопущения явления «набегания ленты» с транспортируемым грузом, при котором избыток ленты теряет контакт с разгрузочным барабаном и падает в разгрузочный бункер, затем резко возвращается, вызывая рассеяние кусков груза и оказывая повышенное динамическое воздействие на элементы конструкции.

Условия фрикционного сцепления

Рис. 1 Схемы фрикционного сопряжения конвейерной ленты с обводными и приводными барабанами в двухбарабанных приводах различной конструкции Рис. 1 Схемы фрикционного сопряжения конвейерной ленты с обводными и приводными барабанами в двухбарабанных приводах различной конструкции

Конструкция конвейеров на основе двухбарабанных приводов, без обводных барабанов, получившая широкое распространение в горнодобывающей промышленности (рис. 1-б), имеет ряд характерных недостатков:

– один из барабанов всегда работает в сопряжении с чистой, беговой стороной ленты, а второй – с « грязной», т.е. грузонесущей;

– в случае использования конвейерной ленты с обкладками разной толщины расстояние между нейтральной осью сечения ленты и осью барабана сохраняется переменным;

– при различиях в свойствах материалов, из которых изготавливаются обкладки ленты, формируются сложные и часто нестабильные условия сцепления поверхностей ленты и барабанов;

– происходит быстрое перенесение нагрузки от одной крайней прокладки ленты на другую, соседнюю, что усиливает ее усталостный износ, особенно в стыковых соединениях ленты.

С учетом вышеотмеченных недостатков наиболее предпочтительны конструкции приводов (рис.1-а), содержащие по два обводных и приводных барабана, в которых лента сначала огибает нерабочей поверхностью первый обводной барабан, затем, уже рабочей обкладкой – первый и второй приводные барабаны, и после обхода нерабочей поверхностью второго обводного барабана выходит из привода.

В приводе, показанном на рис.1-а, создаются условия фрикционного сопряжения ленты с барабанами, обеспечивающего передачу мощности приводного барабана за счет увеличения угла намотки через второй барабан.

В схеме привода по рис. 1-б общий угол намотки ленты на приводных барабанах практически идентичен схеме по рис 1-а, тогда как силы трения между лентой и футеровкой барабанов заметно отличаются.

В целях ослабления воздействия отмеченного недостатка схемы по рис.1-б необходимо обеспечивать тщательную зачистку несущей обкладки ленты от налипаний перевозимого материала.

В свою очередь, основной недостаток конструкции привода по схеме рис. 1 – увеличенное общее число барабанов в конвейере. Если в схеме конвейерного транспорта предусмотрено петлевое устройство (рис. 2), то количество барабанов составит восемь единиц, а не шесть, как в обычном конвейере.Рис. 2 Конвейер с петлевой схемой прокладки ленты на приводах

Рис. 2 Конвейер с петлевой схемой прокладки ленты на приводах

Для уменьшения общего числа барабанов часто прибегают к переносу натяжного устройства на хвостовой барабан конвейера (рис. 3).

Рис. 3 Схема конвейера с натяжным устройством, перенесенным к хвостовому барабану

Рис. 3 Схема конвейера с натяжным устройством, перенесенным к хвостовому барабану

Примеры использования «симметричных» приводов в различных конвейерных схемах

На рис. 4 показана приводная станция конвейера, состоящая из двух соединенных друг с другом приводных модулей. Барабаны могут быть установлены на горизонтальном основании, которое легче собрать, но во время работы конвейера нагрузка на его конструкцию от груженой ленты передается силами трения на болтовые соединения всей конструкции. Такой тип установки барабанов может использоваться в приводах малой мощности.

Рис. 4 Комплект из двух приводных модулей: 1 – приводной барабан; 2 – обводной барабан

Рис. 4 Комплект из двух приводных модулей: 1 – приводной барабан; 2 – обводной барабан

В приводах большой мощности тяговое усилие от ленты целесообразно передавать через корпуса подшипников, непосредственно на всю его конструкцию, как показано на рис. 4. Приводной модуль, показанный на рис. 4, можно устанавливать в конструкцию конвейеров, проложенных не только по схемам рис. 2 и 3, но и в конвейеры с петлевым устройством, расположенным между двумя приводными модулями (рис. 5).

Рис. 5 Схема конвейера с устройством ленточной петли между приводными модулями

Рис. 5 Схема конвейера с устройством ленточной петли между приводными модулями

Отличительная особенность схемы по рис. 5 – использование в петлевой конструкции конвейера одного из барабанов – в качестве отклоняющего барабана.

К несомненным достоинствам конвейера, показанного на рис. 2, следует отнести то, что размещение электродвигателей как главного привода, так и натяжной лебедки в непосредственной близости друг от друга, облегчает операторам управление их работой, а также приводит к уменьшению общей протяженности электрических кабелей, питающих эти двигатели.

Конвейер, построенный по схеме рис. 5, имеет на один барабан меньше, и с учетом того, что один из них работает как отклоняющий и прижимной, при его эксплуатации создаются более благоприятные условия взаимодействия барабанов с лентой, чем у обычного конвейера с компактным приводом и прокладкой ленты в нем, с трассой по форме буквы «S».

Примеры устройства натяжных устройств в зоне привода конвейера

Анализ рабочего состояния конвейера и величины усилий, возникающих в ленте при пуске, установившемся режиме и торможении грузовой ветви, показывает, что во многих случаях типовая конструкция натяжного устройства недостаточна для обеспечения фрикционного сопряжения ведущего барабана с лентой во всех режимах работы.

В некоторых случаях вполне достаточно обеспечить минимальное натяжение ленты на той стороне привода, с которой лента набегает на ведущий (приводной) барабан. В период остановки (покоя) конвейера – его система натяжения «собирает» (накапливает) постоянные рабочие и упругие удлинения ленты, ликвидируя накопленные вытяжки, подтягивая при этом и некоторый резерв ее длины, предусматриваемый всегда на случай ее разрыва и последующей стыковки.

При эксплуатации современных лент с прокладками типа EP и резинотросовых лент необратимые их растяжения невелики, поэтому в конструкцию конвейера не закладывают петлевое устройство. При отказе от петлевых устройств барабаны в приводных модулях обычно устраивают стационарными, обводные барабаны, напротив, выполняются подвижными, с возможностью их некоторого перемещения.

Рис. 6 Конструкция привода с постоянным натяжением ленты в коротком наклонном конвейере

Рис. 6 Конструкция привода с постоянным натяжением ленты в коротком наклонном конвейере

Одно из технических решений такого привода показано на рис. 6. Один управляющий барабан в этой конструкции выбирает постоянные конструкционные удлинения ленты, а другой – в автоматическом режиме устраняет упругие технологические удлинения, наблюдаемые при нормальной работе конвейера. В конвейере, выполняющем подъем насыпного материала, отсутствует риск снижения прижимных усилий ниже значений, гарантирующих надежный фрикционный контакт ленты с приводными барабанами, и, следовательно, нет необходимости в организации постоянного контроля его величины. Согласно рис. 6 барабан, натягивающий ленту, сбегающую с привода, расположен на тележке, соединенной гидравлическим цилиндром с гидравлическим клапаном, который поддерживает постоянное давление в системе и, следовательно, реагирует на любое изменение длины ленты вследствие изменения ее нагрузки. Барабан, который приводит ленту в движение, одновременно используется для периодического выбора ее постоянных удлинений. Он также гидравлически перемещается, но после установки начального натяжения ленты во время остановки конвейера положение барабана блокируется механически.

В конвейерах, работающих на горизонтальной или с небольшим наклоном поверхностях с транспортированием грузов на подъем или под уклон, приводы должны оснащаться непрерывно перемещаемыми барабанами.

Рис. 7 Конструктивные схемы натяжных приводов: а – мощностью 2 х 132 кВт; б – мощностью 2 х 315 кВт

Рис. 7 Конструктивные схемы натяжных приводов: а – мощностью 2 х 132 кВт; б – мощностью 2 х 315 кВт

Рис. 7 Конструктивные схемы натяжных приводов: а – мощностью 2 х 132 кВт; б – мощностью 2 х 315 кВт

Использование конструкции, приведенной на рис. 7, наиболее эффективно в длинных конвейерах, транспортирующих горные породы по горизонтальной и слабонаклонной поверхности (до 2о) – на подъем или под уклон. Диаметры гидравлических цилиндров, соединенных с тележками для перемещения натяжных барабанов, выбираются таким образом, чтобы тележка левого натяжного барабана в исходном состоянии опиралась на бампер и двигалась только во время торможения, происходящего, когда в исходящей ленте наблюдается значительное снижение натяжения, чтобы предотвратить сход ленты с соответствующего приводного барабана. В таком случае правый барабан обеспечивает постоянное натяжение ленты.

Как в конструкции, представленной на рис. 6, так и на рис. 7, пути скольжения натяжных тележек размещаются на двух уровнях, благодаря чему величины смещений приводных барабанов достаточно малые. Как видно из чертежей, в системе смещения барабанов не использованы полиспасты, что позволило сделать ее конструкцию компактной. Начальное натяжение ленты в конструкции по рис. 6 задается путем включения одного из барабанов и соответствующих исполнительных механизмов, в конструкции же по рис. 7 оно достигается с помощью подвижных бамперов, которые ограничивают возвратное движение правого барабана.

Рис. 8 Привод конвейера с постоянным натяжением ленты с помощью петлевого устройства

Рис. 8 Привод конвейера с постоянным натяжением ленты с помощью петлевого устройства

На рис. 8 показан привод, обеспечивающий стабильность натяжения конвейерной ленты с помощью петлевого устройства.

В конвейере, оснащенном таким приводом, отпадает необходимость в бамперах на пути тележки с обводным барабаном, так как предварительное натяжение ленты устанавливается петлевой лебедкой. Такая конструкция рекомендуется для откаточных конвейеров и используется на проходке различных выработок. Система сохраняет преимущества конвейерного комплекта, созданного по рис. 2, дополнительно позволяя конвейеру работать с периодически блокируемой тележкой петли. Это обычная практика для тележек, перемещаемых посредством полиспастных устройств, которые чаще всего не гарантируют стабильность перемотки ленты натяжным барабаном во время работы натяжной системы.

Использование натяжных систем в конструкциях конвейерных систем для транспортирования насыпных грузов (в двух рассмотренных направлениях) обеспечивает легкий запуск и уверенное, надежное торможение конвейеров протяженностью более 2 км.

Выводы

1. Современные ленточные конвейеры горнодобывающих предприятий должны проектироваться под конкретные условия эксплуатации и с учетом мест их установки. При этом выбору их конфигурации и конструктивных решений каждых узлов должен предшествовать не только расчет потребляемой мощности, но и анализ различных переходных состояний элементов конструкций.

2. При конструировании привода конвейера инженер-конструктор должен предусмотреть хорошее сцепление ленты с футеровкой барабана, обеспечивающее высокую эффективность рабочего движения ленты и ее торможение.

3. С использованием рассмотренных в статье конструкций привода, оснащенных механизмами для поддержания постоянного натяжения конвейерной ленты, могут быть собраны конструкции конвейеров для оптимального решения транспортных задач и обеспечения безопасных условий его эксплуатации.

Ключевые слова: проектирование конвейеров, Применение узла натяжения, надежность оборудования, добыча полезного ископаемого

 

Журнал "Горная Промышленность" №2 (144) 2019, стр.60