книги / Наклонные конвейеры
..pdfЮ. А. ПЕРТЕН
НАКЛОННЫЕ
КОНВЕЙЕРЫ
ИЗДАТЕЛЬСТВО „МАШИНОСТРОЕНИЕ11
МОСКВА 1966 ЛЕНИНГРАД
В книге рассмотрены основные типы конвейеров с по вышенным углом наклона (до 60°). Приводятся? новые прогрессивные конструкции этих машин и их эксплуата ционные характеристики. Даны особенности расчета лен точно-цепных конвейеров и ленточных конвейеров с при жимными, гофрированными и рифлеными лентами.
Книга предназначена для инженерно-технических ра ботников, занимающихся проектированием и эксплуата цией конвейерного транспорта и может быть использована студентами втузов при изучении курсов «Машины непре рывного транспорта» и «Подъемно-транспортные машины».
Рецензент канд. техн. наук П. П. Онохов
Редактор канд. техн. наук А. А. Алейнер
3— 13 ■7
ВВЕДЕНИЕ
Непрерывный рост промышленного производства в СССР
требует систематического увеличения объема перемещаемых на сыпных грузов в различных отраслях промышленности. Во мно гих случаях транспортирование массовых грузов осуществляется на сравнительно короткие расстояния, и в этих условиях наиболее дешевым является конвейерный транспорт.
Преимущества конвейерного транспорта особенно проявляются при больших грузопотоках и при создании наиболее совершенных поточных технологических схем производства.
Применение конвейерного транспорта позволяет обеспечить непрерывный грузопоток, резко снизить трудоемкость процесса транспортирования, повысить производительность труда и обеспе чить безопасность работ.
Одним из перспективных направлений в области конвейери зации является более широкое внедрение во многих отраслях промышленности конвейеров с повышенными углами наклона. Область применения этих конвейеров весьма обширна. Такие уста новки могут использоваться в шахтах (на наклонных стволах, бремсбергах и уклонах), на открытых разработках в качестве стационарных и передвижных конвейерных подъемников, на ме таллургических заводах и обогатительных'фабриках, в литейных цехах машиностроительных заводов, на электрических тепловых станциях, на строительстве и в промышленности стройматериалов, на транспорте, в морских и речных портах.
К наклонным конвейерам обычно предъявляются требования по обеспечению значительной производительности и большой длины бесперегрузочного транспортирования. На наклонных конвейерах осуществление этих требований осложняется действием на тяго вый орган высоких нагрузок, вызываемых продольной состав ляющей веса груза и движущихся частей конвейера, обычно во много раз превышающей по величине вредное сопротивление, возникающее на горизонтальных конвейерах.
Под конвейерами с повышенными углами наклона принято понимать такие конвейеры, у которых угол наклона превышает угол трения материала о гладкую рабочую поверхность несущего
1* 3
органа. Для ленточных конвейеров в случае перемещения рядовых или крупнокусковых материалов (уголь, руда, щебень и др.) практически допустимыми являются углы наклона, равные 16—20°
В дальнейшем все конвейеры с повышенным углом наклона будем называть крутонаклонными конвейерами.
Крутонаклониые конвейеры позволяют значительно сократить объем горнокапитальных работ при проходке наклонных транс портных выработок, уменьшить длину наклонных транспортных галерей на заводах, фабриках и теплоэлектростанциях, исполь зующих в качестве подъемных транспортных средств ленточные конвейеры.
Ориентировочные сравнительные технико-экономические по казатели крутонаклонных конвейеров и обычных ленточных конвейеров при Н = 50 ж, Q = 500 т/ч приведены в табл. 1.
Тип конвейера
Обычный ленточный
С рифленой лентой
Специальный крутона клонный
Т а б л и ц а 1
|
|
Потребная M O I ность двигате. ь кет |
Вес конвейер; в % |
Стоимость в % |
||
Угол нак в град |
Длина в м |
конвейера |
наклонного ствола |
галереи |
||
15 |
193 |
92 |
100 |
100 |
100 |
100 |
30 |
100 |
82 |
80 |
85 |
90 |
82 |
45 |
70 |
78 |
70 |
60 |
75 |
55 |
Особенно высокой эффективности конвейерный транспорт до стигает при внедрении его на наклонных выработках взамен ка натной откатки.
Конвейеризация транспорта в угольной промышленности осу ществляется главным образом ленточными конвейерами, обеспе
чивающими |
транспортирование материалов при углах наклона |
не более 18° |
В горнодобывающей промышленности на наклонных |
выработках до сих пор применяется главным образом канатная откатка при углах наклона выработок 20—35°
Только в Донбассе находится в эксплуатации более 200 на клонных выработок с углами подъема 18—30°, оборудованных ка натной откаткой. При этом преобладающее количество наклонных выработок обслуживает грузопоток в пределах 150—200 т/ч. Общая протяженность наклонных выработок составляет около 130 км. Приведенные данные свидетельствуют о том, что для гор ной промышленности в первую очередь необходимо создать и
4
внедрить конвейеры, обеспечивающие транспортирование рядового угля в количестве 150—250 т/ч, при установке их на наклонных выработках с углами подъема 25—30°
В зарубежной практике для транспортирования насыпных грузов применяются конвейеры со специальными рифлеными лентами. Созданы экспериментальные установки с лентами «ящич ного» типа и установки с прижимными лентами.
Выпускаются стационарные и передвижные конвейеры, обо рудованные лентами с высокими перегородками. Применяются также пластинчатые конвейеры.
Однако вопросы конструирования и расчета крутонаклонных конвейеров освещены в литературе совершенно недостаточно.
Создание и внедрение в промышленность рациональных кон струкций конвейеров с повышенными углами наклона, превы шающими углы, допускаемые для ленточных конвейеров, является актуальной задачей.
Значение применения этих конвейеров в промышленности не ограничивается тем, что при заданной высоте подъема они дают возможность уменьшить длину установки и снизить стоимость как самого конвейера, так и опорных конструкций, защитных га лерей и др. Эффективность их применения заключается также и в том, что они позволяют значительно уменьшить объем работ, связанных с установкой конвейерного транспорта. Это обстоятель ство имеет особое значение для предприятий горной промышлен ности.
На открытых разработках угольных, рудных и других месторо ждений при транспортировании полезных ископаемых и вскрыш ных пород из карьера на поверхность специальными крутона клонными конвейерами может быть резко сокращен объем земля ных работ, связанных с прокладкой конвейерных линий.
Несмотря на то, что конструкция крутонаклонных конвейеров, как правило, сложнее, а стоимость выше, чем конвейеров, исполь зуемых при небольших углах наклона, указанные преимущества этих конвейеров делают их применение в соответственных условиях технически целесообразным и рентабельным. В разных областях промышленности, в особенности горной и металлургической, в гидростроительстве и в топливоподачах на крупных энерго централях и т. п., грузопотоки непрерывно увеличиваются. На открытых разработках грузопотоки достигают нескольких тысяч кубических метров в час. Поэтому требования по обеспе чению высокой производительности предъявляются и к крутонаклонным конвейерам. При этом особое значение приобретают возможное повышение рабочей скорости конвейеров и увеличение их длины для уменьшения количества перегрузок.
Повышение производительности и длины конвейера влечет за собой соответственное увеличение натяжения тягового органа, вес и стоимость которого при этом возрастают.
5
Особенностью нагрузки на тяговый орган наклонных конвейе ров является относительно небольшой удельный вес вредных сопротивлений в общей величине тяговой силы и резко домини рующее значение .составляющей веса груза и собственного веса движущихся частей конвейера. Как показывают расчеты, величина вредных сопротивлений на грузовой ветви конвейера при углах наклона 30—50° не превышает 4—6% от сопротивления, вызывае мого продольной составляющей веса. Поэтому погонный вес груза и движущихся частей конвейера должен быть возможно меньшим. Так как при данной производительности погонная полезная
нагрузка обратно пропорциональна величине скорости, |
а вместе |
с уменьшением погонной нагрузки уменьшается, как |
правило, |
и собственный вес движущихся частей конвейера, скорость кон вейера должна быть возможно более высокой. Таким образбм, уменьшение погонной нагрузки для крутонаклонных конвейеров является значительно более важным требованием, чем для гори зонтальных или имеющих незначительный угол наклона конвейе ров, а допустимая величина рабочей скорости является одним из основных критериев оценки конструкции крутонаклонного конвейера.
В этом отношении ленточный или канатный тяговый орган имеет преимущества перед цепным, скорость которого практически ограничивается 1,5—2 м/сек. Средством уменьшения натяжения цепного (а в некоторых случаях и канатного) тягового органа служит применение промежуточных приводов. Для увеличения скорости цепей необходимо, чтобы промежуточные приводы обеспе чивали плавный ход, при котором сводятся до минимума динами ческие нагрузки, вызываемые неравномерностью хода.
Удержание насыпного груза на грузонесущёй полотне круто наклонного конвейера возможно путем увеличения коэффициента трения груза о поверхность полотна, повышения нормального давления груза на полотно или подпора, создаваемого располо женными на некотором расстоянии друг от друга перегородками, движущимися вместе с грузонесущим полотном.
Эти способы удержания груза на несущем органе при транспор тировании могут находить применение каждый в отдельности или в их сочетании.
Возможности увеличения коэффициента трения груза о поверх ность полотна ограничены. Одним из способов увеличения трения является применение рифленой ленты. При транспортировании мелкозернистых и мелкокусковых грузов рифленая лента дает возможность некоторого увеличения угла наклона конвейера по сравнению с обычными гладкими лентами.
Искусственное увеличение нормального давления груза на рабо чее полотно достигается за счет применения прижимных элементов. В качестве прижимных элементов может быть использована либо специальная лента, собранная из кольцевых цепей, либо обычная
G
прорезиненная лента, прижимаемая батареями подвижно укреп ленных пневматических роликов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Первый тип прижимных лент более приемлем для грузов, включающих крупные куски, а второй — для однородных крупнокусковых грузов, ложащихся на ленту относительно ровным слоем.
К существенным достоинствам конвейеров с прижимной лентой можно отнести возможность использования высокой рабочей скорости.
Недостатком обоих типов конвейеров с прижимной лентой является их значительная конструктивная сложность.
Некоторое увеличение угла наклона ленточного конвейера для мелкосыпучих грузов может дать применение лент с увеличенным углом наклона боковых роликов на желобчатой, преимущественно двухроликовой роликоопоре, особенно при использовании рифле ной ленты.
Известны также типыконвейеров с карманами и гофрирован ными лентами различных конструкций.
Довольно обширную группу составляют конвейеры, на кото рых груз удерживается с помощью перегородок. Сюда относятся: ленточные конвейеры с привулканизированными или приклеен ными к ленте поперечными резиновыми перегородками или поло сами; пластинчатые конвейеры с перегородками или пластинами волнистой формы; двухцепные ленточно-цепные конвейеры с лен той, укрепленной на траверсах, опирающихся на ходовые ролики; ленточные конвейеры со свободно лежащей на ленте лопастной цепью и др.
В эту группу входят также двухцепные ковшовые (ячейковые) конвейеры со специальными ковшами. На этих конвейерах груз находится в сосудах — ковшах, так что сила трения в транспор тировке груза не участвует.
Над созданием и внедрением в промышленность наиболее рациональных конструкций названных типов крутонаклонных конвейеров работают некоторые проектные и научно-исследова тельские организации, заводы и втузы.
КОНВЕЙЕРЫ С РИФЛЕНОЙ ЛЕНТОЙ
Сила сцепления транспортируемого материала с поверх ностью ленты может быть увеличена не только путем устройства различных выступов на поверхности ленты, но и увеличения ее шероховатости.
С этой целью конвейерная лента с резиновыми обкладками со стороны несущей поверхности покрывается слоем резинового клея, поверх которого наносится слой твердого зернистого мате риала (песка, гравия и т. п.). Этот способ позволяет повысить силы сцепления ленты с грузами в картонных и деревянных ящиках, для которых предельный угол наклона ленты до ее обработки не превосходит 16° Преимуществом этого способа является возмож ность наносить дополнительный слой после монтажа ленты на конвейере или при ремонте.
Кроме способов, связанных с нанесением на поверхность или введением в состав резиновой смеси различных твердых мате риалов, используются также способы получения шероховатой поверхности путем специальной обработки ленты при ее изготов лении. После наклейки резиновой обкладки на тканевые про кладки, ленту обрабатывают методом прессования на ее рабочей поверхности поперечных или косых перемежающихся впадин и выступов в виде полос. Податливость матерчатых прокладок должна быть при этом настолько велика, чтобы обкладка вдавли валась в соответствующих местах в слой прокладок.
Такой же эффект достигается путем применения рифленых плит у вулканизационных прессов для лент. В этом случае дефор мации подвергается только резиновая обкладка ленты.
Иногда на несущей поверхности ленты создаются выступы в виде стержней высотой 4—8 мм и диаметром 1—3 мм. Размеры таких выступов и расстояние между ними выбираются в соответ ствии с характером транспортируемого груза так, чтобы выступы, находящиеся под грузом, прогибались, а выступы, расположенные у края груза, оказывали бы дополнительное сопротивление его стремлению соскользнуть с наклонного конвейера.
При изготовлении прокладок ленты из специальной ткани, уток которой периодически прерывается и отдельные его нити за меняются поперечными кусками пластмассовых стержней или металлической проволоки, образуется неровность на несущей по верхности ленты за счет использования тонкой резиновой об кладки.
Усиленные таким образом нити утка могут быть выведены из ткани, отогнуты перпендикулярно к ней и пропущены сквозь резиновую обкладку, на которой они образуют редкую щетину и могут работать подобно вышеописанным стержням.
д) |
о |
о |
|
© |
© |
о |
о |
||||
о о |
О |
© |
© |
0 |
|
© |
© |
|
о |
ж)
VVVV^ VV VVу V^ V
©
Рис. 1. Рифленые ленты
Применяются также покрытия из нарезанного волокна рас тительного й синтетического происхождения, приклеиваемые к ленте.
Некоторые зарубежные фирмы США, Англии, Франции, Голландии рекламируют ленты с рифленой поверхностью.
Существуют следующие градации профиля рифления (рис. 1): а — профиль «насечка» — для транспортировки пакетов, меш
ков с углом подъема до 30°; |
|
|
|
||
б — пирамидальный |
профиль — для перемещения |
штучных |
|||
грузов с углом подъема |
до |
30°; |
|
|
|
в — волнистый |
профиль; |
рифления |
нанесены на рабочую по |
||
верхность ленты в |
виде |
поперечных |
волн; |
2—6 мм, |
|
г — стержневой |
профиль с поперечными размерами |
||||
прогибающийся под тяжестью груза и удерживающий его от спол зания;
д — конусовидный «захватывающий» профиль; на поверхности ленты имеются конусы, которые прогибаются под тяжестью груза и присасывают его;
9
е — решетчатый профиль; на поверхности ленты нанесены рифления (углубления или выпуклости) в виде ромбической сетки
сразличными расстояниями между ребрами.
ж— профиль «елочка», позволяющий перемещать как штучные, так и насыпные грузы под углом до 35°.
Все рифленые ленты предназначаются для транспортирования штучных и реже насыпных грузов в пределах угла естественного откоса.
Наиболее простую конструкцию представляют собой ленты, имеющие на рабочей поверхности рифы в виде насечки. Такие ленты выпускаются некоторыми американскими и английскими фирмами. Верхняя рифленая обкладка изготовляется из мягкой резины и обладает большим коэффициентом трения. Это дает воз можность транспортировать штучные грузы при подъеме до 30°. Лента этого типа может быть использована на обычной конвейерной установке с прямыми или желобчатыми роликоопорами.
Ленты, имеющие выступы волнистого профиля (рис. 1, в), могут применяться только для конвейеров с прямыми рабочими роликами, так как сплошной волнообразный выступ препятствует перегибу ленты на желобчатой роликоопоре.
Применение таких лент для транспортировки штучных грузов позволяет повысить допустимый угол наклона конвейера примерно на 5—10% по сравнению с обычными лентами, имеющими гладкую рабочую поверхность.
Для выявления совместного влияния насечки на рабочей по верхности ленты и выступов высотой 8 мм на увеличение угла наклона конвейера по проекту ВНИИПТмаша изготовлена Все союзным научно-исследовательским институтом землеройного ма шиностроения (ВНИИземмашем) и испытана специальная лента шириной 500 мм.
Эксплуатация этой ленты при транспортировании различных материалов показала, что при наличии на ленте выступов допол нительное рифление ее поверхности значительного эффекта не дает.
1. КОНВЕЙЕРНЫЕ ЛЕНТЫ С ВЫСТУПАМИ
Одним из способов увеличения угла наклона конвейеров при перемещении мелкокусковых насыпных грузов является приме нение специальных конвейерных лент, имеющих на рабочей по верхности выступы высотой 5—40 мм, которые препятствуют спол занию материала при транспортировании (рис. 2).
Ленты с угловыми выступами (рис. 2, а) имеют повышенную жесткость, которая ограничивает их применение на желобчатых роликоопорах. Однако при наличии на выступах поперечных прорезей, такие ленты могут быть успешно применены на конвейе рах с желобчатыми роликоопорами.
Ю