16.СКРЕБКОВЫЕ И ПЛАСТИНЧАТЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

16.1.Тяговые цепи и передача тягового усилия зацеплением

Вскребковых и пластинчатых конвейерах функции тягового органа выполняют одна или несколько бесконечно замкнутых цепей, на которых закреплены скребки, или грузонесущее пластинчатое полотно.

Вкачестве тяговых цепей применяют цепи круглозвенные сварные калиброванные, разборные штампованные и пластинчатые втулочные. Почти на всех скребковых забойных и пластинчатых конвейерах используют круглозвенные цепи размером 18×64, 20×80 и 24×86 (первая цифра указывает диаметр прутка, вторая — шаг звена в миллиметрах). Кольцевые цепи имеют высокую прочность при относительно небольшой массе и пространственную гибкость (могут изгибаться в любой плоскости). В скребковых конвейерах небольшой длины, применяемых в кузовах самоходных и проходческих вагонов, в качестве тягового органа используют пластинчатые втулочные цепи.

Цепь приводится в движение приводной звездочкой (рис. 16.1, а), вращающейся от привода с постоянной угловой скоростью ω. Однако цепь движется неравномерно, так как ее звенья ложатся не на окружность постоянного радиуса, а на стороны многогранника (рис. 16.1, б), в результате чего периодически изменяется мгновенный радиус навивки цепи на приводную звездочку. Периодом колебания скорости цепи является время поворота звездочки на центральный угол 2α, соответствующий одной грани звездочки.

Рис. 161. Общий вид (а), схема расположения (б) тяговой цепи на приводной звездочке и диаграмма изменения скорости и ускорения тяговой цепи во времени (в)

Линейная скорость вращения звездочки (м/с)

νзв = ωR

где R — радиус начальной окружности, звездочки, м. При повороте звездочки на угол ψ, который изменяется от — α в начале зацепления цепи с зубом звездочки до +α в конце зацепления, скорость движения цепи ν = νзвсоsψ = ωRcosψ; т. е. скорость цепи в пределах одного периода

зацепления изменяется по синусоиде, а ускорение a = dν/dt изменяется по косинусоиде (рис. 16.1, в). Максимальное ускорение цепи

amax = ω 2 R sinα

Ввиду неравномерности движения в цепях возникают динамические нагрузки, которые приводят к их усталостному разрушению. Во избежание возникновения больших динамических нагрузок скорость цепи в конвейерных установках принимают в пределах 0,3—1,6 м/с.

16.2. Скребковые конвейеры

Принцип работы скребкового конвейера — перемещение (волочение) горной массы по неподвижному металлическому желобу-рештаку с помощью скребков, закрепленных на тяговом цепном органе. Рабочей может быть верхняя ветвь конвейера (рис. 16.2, а) или, реже, нижняя ветвь (рис. 16.2, б). Загрузка горной массы осуществляется в любой точке по длине конвейера. Разгрузка в конвейерах с верхней рабочей ветвью происходит при сходе груза с головного рештака, а с нижней рабочей ветвью — перед головной звездочкой в рудоспуск.

Рис. 16.2. Схемы скребковых конвейеров и перемещения горной массы скребками конвейера: а, б — конвейер соответственно с верхней и нижней рабочей ветвью; в — перемещение горной массы сплошным волочением; г - то же прерывным (порционным) волочением; 1 — скребок; 2 — тяговая цепь; 3 — рештак; 4 — приводная станция; 5 — натяжная станция; 6 – рудоспуск

Характер транспортирования горной массы скребковым конвейером зависит от способа загрузки, угла установки конвейера и расстояния между скребками. Если высота слоя загружаемой на конвейер горной массы больше высоты скребков, то в процессе транспортирования (при соответствующем расстоянии между скребками) горная масса движется сплошным непрерывным потоком (рис. 16.2, в), что является нормальным режимом работы скребкового конвейера.

При неполном (частичном) заполнении желоба или при наклонном расположении конвейера и транспортировании вверх по восстанию горная масса скапливается перед скребками порциями и перемещается прерывным (порционным) волочением (рис. 16.2, г), что приводит к снижению производительности конвейера.

Преимущества скребковых конвейеров: относительно высокая производительность; способность выдерживать ударные нагрузки, возникающие при падении на тяговый орган больших кусков транспортируемой горной массы; возможность доставки горной массы по трассе с небольшими искривлениями в горизонтальной и вертикальной плоскостях, под уклон и на подъем до 300; простота удлинения и укорачивания рештачного става; возможность движения очистного комбайна по раме конвейера и небольшая высота рамы конвейера, что облегчает его загрузку в любой точке по длине става. К недостаткам скребковых конвейеров относятся несовершенство принципа транспортирования горной массы волочением, что вызывает высокий расход энергии и значительный износ цепей и рештаков, особенно при транспортировании крепких абразивных грузов, большая металлоемкость.

Устройство и основные сборочные единицы. Скребковый конвейер с верхней рабочей ветвью (рис. 16.3, а) состоит из тягового органа 1, на котором закреплены скребки 2, рештачного става 3, приводной станции 4 и концевой головки 5.

Рис. 16.3. Скребковый конвейер (а), конструкции рештачного става (б-д) и тяговые цепи со скребками (е)

В качестве тягового органа скребкового конвейера применяют одну или две тяговые кольцевые цепи. Скребки к цепям крепятся с помощью специальных соединительных звеньев С- образной формы 7, а для расштыбовки направляющих рештака на цепях через каждые 30 м закрепляют чистильщики 6 (рис. 16.3, е). В конвейерах с двумя тяговыми цепями возможны два варианта их размещения по ширине рештака: концы скребков закреплены на цепях, которые перемещаются в направляющих пазах рештака (см. рис. 16.3, б); скребки закреплены на сдвоенных, вынесенных из направляющих пазов, цепях (см. рис. 16.3, в). Вынесение тяговых цепей из направляющих рештака позволяет несколько снизить сопротивление перемещению тягового органа конвейера. Находят применение одноцепные скребковые конвейеры (рис. 16.3, г и д).

Став скребкового конвейера состоит из отдельных рештаков длиной 1—2,5 м, представляющих собой штампованные или сварные желоба, состоящие из двух профильных боковин и днища, разделяющего верхнюю (грузовую) и нижнюю (порожнюю) ветви цепного органа (см. рис. 16.3, б). Боковины рештака по концам имеют износостойкие литые приставки, конструкция которых представляет собой замок для соединения отдельных рештаков с помощью специального стержня. В переносных разборных скребковых конвейерах отдельные рештаки собирают в став с помощью проушин и крючьев (см. рис. 16.3, д), приваренных по краям боковин рештаков. В некоторых скребковых конвейерах штампованные рештаки укладывают друг на друга, образуя открытый желоб для верхней ветви и закрытый — для нижней ветви (см. рис. 16.3,

д).

Приводная станция скребкового конвейера состоит из приводного вала со звездочками, редуктора, предохранительной муфты и асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Возможно применение пневмо- и гидродвигателей. Гидравлический привод имеет меньшие габариты и позволяет регулировать скорость цепи, что обеспечивает плавный запуск конвейера из-под навала горной массы. Редукторы привода выполняют цилиндрическими или цилиндроконическими. Конструкция последних позволяет располагать привод параллельно оси става конвейера. В качестве предохранительной муфты на подземных скребковых конвейерах обычно применяют турбомуфту, которая предохраняет элементы конвейера от перегрузок, обеспечивает более плавный запуск и снижение динамических нагрузок. При заклинивании цепи конвейера или при чрезмерных перегрузках турбомуфта автоматически выключается, в результате чего прекращается передача вращающего момента от электродвигателя к редуктору происходит остановка конвейера.

Электродвигатель, турбомуфта и редуктор объединены в приводной блок. На скребковом конвейере возможна установка от 1 до 4 приводных блоков (2 — в головной части и 2 — в хвостовой).

Концевую головку скребкового конвейера выполняют с жесткой или подвижной концевой секцией, снабженной винтовым или гидравлическим натяжным устройством. В забойных скребковых конвейерах на концевой головке отсутствует натяжное устройство, а натяжение цепи производят приводом. При выполнении этой операции один конец цепи жестко крепят на рештачном ставе и кратковременными включениями реверсирую приводной двигатель натягивая при этом второй конец цепи. От обратного вращения привод удерживается храповым механизмом, установленным на выходном валу редуктора.

Типы скребковых конвейеров. Для доставки неабразивной горной массы плотностью до 2 т/м3 и калийных руд в горнорудной промышленности применяют некоторые типы скребковых конвейеров, используемых в угольной промышленности: типа С — с одной тяговой цепью, замкнутой в вертикальной плоскости (см. рис. 16.3, г); типа СК—с одной тяговой цепью с консольными скребками, замкнутой в горизонтальной плоскости; типа СР — переносные разборные с двумя тяговыми цепями; типа СП — передвижные без разборки с двумя или тремя тяговыми цепями (см. рис. 16.3, а). Цифра, следующая за буквенным обозначением конвейера унифицированного ряда, соответствует ширине рабочего рештака в сантиметрах (например, С-50,

СК-38, СР-70М, СП-63М).

В зависимости от назначения конвейера (доставочный, выполняющий только транспортные функции, или агрегатный! предназначенный для работы в очистном забое с комбайном)! скребковые конвейеры поставляются либо без навесного оборудования, либо с навесным оборудованием для комбайна и гидропередвижчика (съемные борты, желоб для кабеля, погрузочный лемех).

Наиболее современной конструкцией скребковых конвейеров, применяемых при разработке калийных руд, является забойный скребковый конвейер СПК301, работающий с очистными комбайнами. Транспортирование калийной руды от забойного конвейера по штрекам и просекам осуществляется скребковыми конвейерами СПК301, СП63М, СП80К.

Скребковый конвейер СПК301 (рис. 16.4) состоит из головного и концевого приводов 1, переходных секций 6, рештаков линейных 8, переходного 7 и штрековых 3, скребковой цепи 2, и навесного оборудования, состоящего из линейных бортов 5 и рам штрековых 4.

Рис. 16.4. Скребковый конвейер СПК301

Рештак линейный состоит из боковин, днища и замков. Боковины рештака по концам снабжены износостойкими литыми приставками. Соединение рештаков — безболтовое, обеспечивающее изгиб конвейера в процессе передвижки его гидродомкратами по лаве.

Аналогичную конструкцию имеют штрековые рештаки, устанавливаемые в среднем штреке, делящем лаву как бы на две части длиной по 100 мм (см. рис. 13.2). При такой схеме отработки калийных руд возможна одновременная работа двух комбайнов, что позволяет увеличить нагрузку на забой. Средний штрек является вентиляционным, благодаря чему значительно улучшаются санитарно-гигиенические условия труда в лаве. Для обеспечения перемещения по среднему штреку к нижними полкам штрековых рештаков приварены две специальные лыжи.

На линейной части рештачного става конвейера расположено навесное оборудование: направляющая (круглой формы) для захвата комбайна, желоб кабелеукладчика, направляющие для цепи вынесенной системы подачи и кронштейны для прокладки кабеля.

Скребковые конвейеры с верхней рабочей ветвью, а также с нижней рабочей ветвью прошли испытания на доставке из-под навала крепких абразивных руд, однако вследствие быстрого износа цепей, всплывания тягового органа на поверхность транспортируемой руды и заклинивания кусков руды между цепью I и зубьями приводной звездочки они не рекомендованы к применению в таких тяжелых условиях эксплуатации.

Скребковые конвейеры используют также в некоторых транспортных установках специального назначения, например, в погрузочных машинах, самоходных вагонах и механизированных бункерах. При камерно-столбовой системе разработки калийных руд (см. рис. 5.9, а) вместе с проходческо-добычным комбайном применяют бункер-перегружатель, в днище которого встроен двухцепной скребковый конвейер. Бункер-перегружатель представляет собой передвижную аккумулирующую емкость на колесах, предназначенную для сглаживания неравномерности грузопотока и увеличения коэффициента использования комбайна во времени. При движении самоходного вагона комбайн работает непрерывно, заполняя рудой бункерперегружатель. Перегрузка руды из бункера в вагон производится донным скребковым конвейером.

За рубежом используют короткие мощные скребковые питатели, рабочий орган которых состоит из 5 или 7 тяговых цепей, на которых скребки закреплены в шахматном порядке по ширине желоба питателя. Такой тип питателя предназначен для разгрузки абразивных крепких руд из бункеров.

Расчет скребковых конвейеров. Для доставочного скребкового конвейера, работающего в добычном блоке с погрузкой на него горной массы, производят проверочный расчет производительности, прочности тяговых цепей, мощности привода, а также возможной максимальной длины конвейера в одном ставе для конкретных условий эксплуатации.

Исходными данными для поверочного расчета являются: расчетный грузопоток от очистного комбайна или транспортной установки, с которой горная масса поступает на

скребковый конвейер; длина конвейера и угол наклона; плотность доставляемой горной массы; данные технической характеристики конвейера.

Техническая производительность скребкового конвейера, т/ч

Qт = 3600 Ω0 k3 γ kβν

где Ω0 — номинальная площадь поперечного сечения желоба, м2; k3 — коэффициент заполнения желоба, принимаемый равным 0,6÷0,8 — для горизонтальных конвейеров, 0,4÷0,5 — для наклонных конвейеров, транспортирующих вверх, 1 — то же для транспортирующих вниз; kβ — коэффициент, учитывающий изменение производительности конвейера в зависимости от угла

Скорость (м/с) цепи v принимают по характеристике конвейера.

Производительность конвейера Qт должна быть больше расчетного грузопотока Qр, поступающего на конвейер, т. е. Qт>Qр.

Прочность тяговых цепей определяют по их максимальному натяжению, которое вычисляют методом обхода контура по точкам (см. 2.2). Для конвейера с цепным тяговым органом задаются натяжением S1 = 2500÷3000 Н. Натяжение в следующей точке S2 = S1 + Wпор, где

где qт и q — масса, приходящаяся на 1 м длины конвейера соответственно цепи со скребками и перемещаемого груза, кг/м; f1 = 0,35÷0,4 — коэффициент трения цепи со скребками по желобу; f2 = 0,6÷0,8 — то же горной массы по желобу; L — длина конвейера, м.

Запас прочности цепей

m = Sраз λ/Smax

где Sраз — разрывное усилие одной цепи, Н; λ — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тягового усилия между цепями, принимаемый равным 1,8 — для двухцепных конвейеров с круглозвенными цепями и 1 — для одноцепных конвейеров.

Допустимый запас прочности цепей m ≥ 4÷6. Суммарное тяговое усилие (Н) на приводном валу конвейера F = S4 — S1 или

где k = l,l — коэффициент, учитывающий сопротивление на концевых звездочках. Мощность двигателя привода скребкового конвейера (кВт)

N = kзап Fν

1000η

где η = 0,8÷0,85 — КПД передачи привода; kзап = 1,15÷1,2 — коэффициент запаса мощности. Если приводы устанавливают в головной и хвостовой частях конвейера, то максимальное

натяжение цепи можно определить графическим методом. Сначала необходимо построить диаграмму натяжения тягового органа скребкового конвейера с одним приводом, равным по мощности двум приводам (рис. 16.5, а, штриховая линия). Далее разбивают полное тяговое усилие F между приводами на F1 и F2 соответственно их мощностям, строят действительную диаграмму натяжений (см. рис. 16.6, а, сплошная линия) и определяют натяжения в различных точках тягового органа.