4 Натяжные устройства

Наименьшее натяжение ленты на сбегающей с привода ветви, необходимое для передачи требуемого тягового усилия, находится по формуле (3.1).

Увеличение S_сб сверх минимального требуемого значения, определяемого этим условием, повышает надежность передачи приводом тягового усилия, но вызывает увеличение натяжения ленты и ухудшение использования ее продольной прочности. Для создания и поддержания в заданных пределах натяжения сбегающей с привода ветви, а также для ограничения провисания ленты на грузовой ветви, служат натяжные устройства. Натяжное устройство, как правило, устанавливается в том месте, где натяжение ленты имеет наименьшую величину, т.е. непосредственно у привода на сбегающей ветви. Исключение составляют конвейеры небольшой длины, на которых в качестве натяжного используется хвостовой барабан, а также наклонные конвейеры, транспортирующие груз под углом 7 ÷ 10°, т.к. при этом потребная сила натяжного устройства уменьшается на величину составляющей веса порожняковой ветви ленты и его конструкция облегчается.

Натяжное устройство состоит из системы натяжения и барабана, который охватывается лентой и перемещается по направляющим либо устанавливается на тележку, перемещающуюся по рельсам. Натяжное устройство бывает винтовым, грузовым, грузолебедочным и лебедочным. Если длина конвейера и упругое удлинение ленты невелики, то может применяться наиболее простое - винтовое устройство. Схемы натяжных устройств показаны на рисунке 4.1.

а - ручные (винтовые); б, в, г - грузовые; д, е - механические

Рисунок 4.1. Схемы натяжных устройств

При пуске конвейера, когда натяжение в ленте достигает наибольшей величины и происходит наибольшее удлинение ленты, жесткое натяжное устройство, не перемещаясь, не обеспечивает необходимого натяжения. Следовательно, в тот момент, когда привод развивает наибольшее тяговое усилие, натяжение ленты у натяжного устройства падает до минимальной величины.

Для поддержания постоянного натяжения ленты независимо от ее вытяжки применяют грузовое натяжное устройство. Натяжной барабан устанавливается на тележке, перемещающейся по рельсам. На тележку через блочки постоянно действует сила веса свободно висящего груза. В этом случае при любой вытяжке ленты обеспечивается постоянное натяжение. Недостаток таких натяжных устройств - необходимость наличия значительной по высоте шахты для перемещения груза. Этого недостатка не имеет грузолебедочное натяжное устройство. При опускании груза до определенной величины автоматически включается лебедка и груз вновь поднимается на исходную высоту. Длина хода натяжного барабана рассчитывается таким образом, чтобы при вытяжке ленты он не упирался в ограничители. Исходя из возможной вытяжки ленты, можно принять перемещение натяжного барабана для тканевых и - для резинотросовых лент, где L - длина конвейера.

Как уже отмечалось, натяжное устройство должно обеспечивать натяжение сбегающей ветви, определяемое условием (3.1). При пуске конвейера появляются динамические нагрузки и натяжение набегающей ветви увеличивается согласно формуле (3.21) до величины S_нб.д. Поскольку, очевидно, тяговый фактор барабана е^μα остается постоянным как при нормальной работе, так и при пуске конвейера, то для обеспечения пускового режима без пробуксовки барабана усилие на сбегающей ветви соответственно увеличивается. В момент пуска натяжение ленты в сбегающей ветви во избежание пробуксовки должно быть

. (4.1)

Для этого при грузовом устройстве с постоянным грузом натяжение ленты должно быть постоянно больше, чем величина S_сб, необходимая в период установившегося движения. Иначе в момент пуска возможна пробуксовка ленты относительно барабана и процесс запуска нарушится.

Однако увеличение натяжного груза и повышение постоянного натяжения ленты нецелесообразно, т.к. при этом необходимо применение более прочной и дорогой ленты. Следовательно, натяжение ленты у натяжного устройства во время работы должно быть минимально необходимым для обеспечения тяговой способности барабана. Во время пуска натяжение ленты должно быть кратковременно увеличено до S_сб.д.

Для этой цели применяются лебедочные натяжные устройства, автоматически контролирующие необходимое натяжение ленты и подтягивающие или отпускающие ее при необходимости.

Однако попытки регулировать натяжение ленты в процессе работы конвейера в зависимости от изменения нагрузки на ленту пока не дали желаемых результатов, т.к. малая скорость подтягивания натяжного барабана и значительная инерция системы приводят к запаздыванию натяжения в нужный период времени, что в свою очередь вызывает пробуксовку и повышенный износ ленты на приводном барабане.

В последнее время применяется лебедочное натяжное устройство, обеспечивающее постоянное заданное натяжение лепты, необходимое для нормальной работы конвейера. Перед пуском, включением лебедки лента натягивается до расчетного пускового натяжения, которое с помощью реле времени сохраняется до окончания разгона конвейера и затем снижается до натяжения, необходимого для нормального рабочего режима. Для уменьшения тягового усилия лебедки часто применяется полиспаст.

Пример 4.1. По данным примеров 3.2 и 3.3 рассчитать натяжное устройство.

а) Принимаем лебедочное натяжное устройство.

Устанавливаем его после последнего приводного барабана (схема 5 на рисунке 3.7).

Минимальное натяжение S₁ = 14160 кг.

Натяжение натяжного барабана

Р_н = 1,1·2S₁ = 1,1·2·14160 = 31000 кг,

где 1,1 - коэффициент запаса.

Натяжение в точке 1 при пуске конвейера по формуле согласно таблице 3.2

кг.

Натяжение натяжного барабана, необходимое при пуске конвейера,

Р_н.д = 1,1·2·S_1д = 1,1·2·22200 ≈ 50000 кгс.

Принимаем полиспаст кратностью 6.

При КПД шкива 0,95 коэффициент увеличения усилия полиспаста К_п = 4,1, тогда необходимое усилие лебедки при нормальной работе конвейера

кг.

при пуске конвейера

кг.

Принимаем лебедку грузоподъемностью 15000 кг.

При расчете времени пуска конвейера t_п = 10 с реле времени устанавливаем на t_р = 1,5· t_п = 1,5·10 = 15 с, где 1,5 - коэффициент запаса. В течение 15 с (при пуске) лебедка будет создавать натяжение 12200 кг, в остальное время - 7600 кг, что обеспечит нормальную работу конвейера.

б) Рассчитаем грузовое натяжное устройство.

Для обеспечения отсутствия пробуксовки во время пуска нужен такой груз, который обеспечивал бы натяжение ленты, необходимое в пусковой период, т.е. Р_н.д = 50000 кг. Поскольку этот груз нерегулируемый, то это же натяжение он будет создавать и при номинальной работе конвейера.

Тогда наименьшее натяжение ленты S₁ получается не 14160 кг, а 22200 кг. Максимальное натяжение в точке 2: S_max = S + W_г = 22200 + 70000 = 92200 кг, вместо 84160 кг (см. пример 3.2) и запас прочности ленты становится меньшим, что неблагоприятно сказывается на ее долговечности.

Следовательно, применение лебедочного натяжного устройства, увеличивающего натяжение при пуске и уменьшающего его при нормальной работе конвейера, увеличивает срок службы ленты, что особенно важно при дорогостоящих лентах, применяемых на мощных конвейерах.