2 Конструкции элеменТов ленточных

КОНВЕЙЕРОВ

2.1 Роликоопоры

По назначению роликоопоры делятся на линейные, или рядовые, и специальные. Линейные роликоопоры в свою очередь разделяются на верхние (для грузовой ветви) и нижние (для порожняковой). К специальным роликоопорам относятся переходные, центрирующие и амортизирующие, а также особой конструкции.

2.1.1 Линейные роликоопоры

В качестве линейных роликоопор грузовой ветви используются трех- и пятироликозые опоры, для порожняковой -одно-, двух-и трехроликовые. Роликоопоры грузовой ветви выполняются:

• жесткой конструкции - в виде отдельно стоящих рамок (кронштейнов) с гнездами, в которые устанавливаются ролики; шарнирной конструкции - подвесные с шарнирным соединением роликов;

• гибкие - с общей гибкой осью.

Геометрическими параметрами роликовых опор являются: диаметр и длина роликов, углы наклона боковых роликов, соотношение длин роликов и их взаимное расположение. В СССР геометрические параметры роликов для конвейеров регламентированы ГОСТ 22646.

Диаметр роликов принимается в зависимости от ширины ленты, насыпной массы и кусковатости перемещаемого груза. Чем больше масса и кусковатость груза, тем больше должен быть диаметр.

Увеличение диаметра роликов ведет к повышению их массы, но вместе с тем улучшает условия работы ленты и способствует уменьшению коэффициента ее сопротивления движению по роликам.

На быстроходных конвейерах желательно увеличение диаметра роликов для уменьшения частоты вращения и вибраций, ускоряющих разрушение подшипников.

Рекомендации по величине диаметра роликов для обычных условий работы приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Диаметры роликов в зависимости от конструктивных параметров конвейера и транспортируемого груза

Став	Ширина ленты, мм	Диаметр роликов (мм) при транспортировании:
		угля и рыхлой породы	руды и скальных пород
Жесткий	800-1200 1400-1600 1800 и более	127 (159) 159* 194 (159)	159 194 (159) 216 (194)
Канатный	800-1200 1400-1800 2000 и более	127 159 194 (159)	159 (127) 159 194 (159)

* В случае применения сварных труб - 152 мм.

Длина всех трех роликов опоры обычно принимается одинаковой, причем общая длина роликов на 11-14 % больше ширины ленты. Уменьшением длины среднего ролика можно получить небольшое увеличение площади сечения груза на ленте (≈ 4,5 %), а также более равномерное распределение давления груза и ленты на подшипники роликов. Однако этим не компенсируются возникающие эксплуатационные неудобства. Более эффективным является увеличение угла наклона боковых роликов. Так, с изменением его от 20⁰ до 30⁰ сечение увеличивается на 15 %. При этом условия работы ленты не ухудшаются, особенно лент на синтетической и тросовой основе, обладающих повышенной поперечной гибкостью. Кроме того, увеличение угла наклона боковых роликов позволяет примерно на 2⁰ повысить предельный наклон конвейера и улучшает центрирование ленты.

По расположению среднего и боковых роликов различают два типа роликоопор: 1) с тремя роликами в одной плоскости, 2) со смещенным средним роликом. Преимущество роликоопоры второго типа - более свободный доступ к каждому из роликов, недостатки - более сложная рама роликоопоры и большая ее масса, менее благоприятные условия транспортирования груза и работы ленты вследствие более сложных ее перегибов на роликоопорах, а также примерно на 10 % большее сопротивление движению ленты. Поэтому в практике преимущественное распространение получили роликоопоры с расположением всех трех роликов в одной плоскости. Существенным требованием к роликам для создания благоприятных условий работы ленты является обеспечение возможно меньшего зазора между верхними гранями среднего и боковыми роликами.

Конструкция роликов в основном определяется наличием или отсутствием сквозной оси, конструкцией подшипниковых узлов (типом подшипников, способом их уплотнения и смазки) и конструкцией обечайки (трубы).

В роликах со сквозной осью (рисунок 2.1, а) невращающаяся ось ложится концами с лысками в пазы кронштейнов рамы, а подшипники располагаются внутри корпуса ролика. В шарнирных роликоопорах концы сквозных осей являются местами крепления шарниров. В роликах с полуосями (цапфами, рисунок 2.1, б), составляющими одно целое с фланцами или обечайкой ролика, вращение происходит во внешних подшипниках, заключенных в стаканах, которые неподвижно укреплены на кронштейнах рамы.

На современных карьерных конвейерах, как правило, применяются ролики со сквозной осью, имеющие следующие преимущества: 1) меньший радиус скользящих поверхностей в уплотнении и, следовательно, меньшие сопротивление и износ; 2) лучшая технологичность изготовления, позволяющая достигнуть точной соосности подшипников; 3) более удобная и быстрая смена роликов; 4) отсутствие опасности заклинивания подшипников из-за деформации опорных конструкций, что особенно существенно для передвижных конвейеров, в опорных конструкциях которых при передвижках нередко возникают значительные перекосы.

а - сквозная ось, б - полуось

Рисунок 2.1. Конструктивное исполнение ролика

Ролики карьерных конвейеров подвержены действию атмосферных осадков, часто работают в условиях большой запыленности и загрязненности, поэтому к конструкции уплотнений их подшипников предъявляются высокие требования.

В мировой практике применяются много различных конструкций уплотняющих устройств, которые, в основном, могут быть разделены на три типа: а) со скользящим контактом (упругие манжеты, подвижная втулка - рисунок 2.2, магнитные кольца и др.); б) с расположением элементов уплотнений с зазорами относительно друг друга (лабиринты, рисунок 2.1) дисковые узлы, жировые канавки и др.); в) комбинированные (лабиринтно-канавочное, лабиринтно-дисковое и др.).

Наиболее распространенное уплотнение - лабиринтное, образуемое точеными или штампованными элементами, т.к. при отсутствии в зазорах пыли они оказывают незначительное сопротивление вращению роликов. К их недостаткам следует отнести: сложность изготовления и монтажа при обеспечении рекомендуемой величины зазоров (не более 0,2 мм); интенсивный износ деталей при засорении зазоров пылью, а также плохое удержание смазки в зазорах.

а - разборный; б - неразборный

Рисунок 2.2. Ролик конструкции УкрНИИпроект

Преимущества манжетного уплотнения - простота и компактность, недостатки - большое сопротивление вращению роликов и интенсивный износ оси при работе в абразивной среде. Поэтому манжетные уплотнения применяются ограниченно.

Современные конструкции роликов имеют долгодействующую смазку, для предохранения которой от засорения и попадания влаги в течение длительного срока эксплуатации подшипниковые узлы роликов снабжаются многоступенчатыми уплотнениями. Примером такой конструкции может служить уплотнение роликов, созданных в УкрНИИпроекте (рисунок 2.2). Защита подшипникового узла от засорения и влаги обеспечивается в них кольцами "Нилос", торцевым контактным уплотнением, смазкой, заполняющей камеру между вращающимся корпусом, подвижной втулкой и канавочным уплотнением. Для исключения прямого попадания воды и просыпающейся с ленты породы, особенно на боковые ролики, на них устанавливаются резиновые предохранительные колпачки. Ролики с долгодействующей смазкой работают без ее замены, пополнения и ремонтов в течение трех-пяти и более лет. Отсюда очевидна целесообразность изготовления роликов неразборной конструкции, которые работают без ремонтов до полного износа. Трудоемкость и стоимость изготовления и эксплуатации таких роликов существенно ниже, чем роликов разборной конструкции.

Обечайка роликов обычно изготовляется из цельнотянутой или сварной трубы и иногда - штамповкой. При изготовлении трубы электросваркой из листа избегается разностенность, нередко имеющая место при использовании цельнотянутых труб, которая при вращении роликов вызывает их биение.

Если способом изготовления роликов не обеспечивается достаточная уравновешенность масс, то при частоте вращения более 450-500 мин^-1 требуется их динамическая балансировка, что, однако, в практике не получило распространения из-за трудоемкости. Уравновешивание масс роликов в современных высокоскоростных конвейерах обеспечивается за счет качества их изготовления. Для этого при изготовлении роликов производится: калибровка внешних диаметров их обечаек, расточка на станках посадочных мест обоих концов с одной установки, тщательная подготовка баз для обеспечения точности изготовления, полуавтоматическая сварка деталей и другие мероприятия.

Надежность работы роликов в обычных условиях эксплуатации во многом зависит от правильного выбора смазки подшипников. При периодической смазке смазочные материалы в подшипниковые узлы закладываются и пополняются с помощью пресс-масленок. Долгодействующие смазки закладываются на заводе при изготовлении роликов и заменяются при ревизии либо их ремонте. Долгодействующие смазки упрощают и снижают трудоемкость эксплуатации конвейеров, поэтому в настоящее время они получили широкое применение в мировой практике конвейеростроения. Для смазки конвейерных роликов используются: смазка универсальная (солидол жировой) ГОСТ 1033; смазка 1-13 ГОСТ 1631 и долгодействующие смазки: ЦИАТИМ-203 ГОСТ 8773; БНЗ-3 и БНЗ-3М (морозостойкая) ГОСТ 5.1343.

При эксплуатации конвейеров при низких температурах необходимо закладывать специальные морозостойкие смазки (типа БНЗ-3М), т.к. обычные сорта при температуре ниже 10 ⁰С густеют и резко увеличивают сопротивление вращению роликов (рисунок 2.3).

1 - смазка 1-13; 2- смазка БМЗ-ЗМ

Рисунок 2.3. Влияние температуры окружающей среды на коэффициент сопротивления движению ленты

2.1.2 Опорная рамка для роликов грузовой ветви, на которой сваркой крепятся кронштейны для осей роликов, изготовляется из швеллерного, уголкового проката либо из трубы.

Наиболее часто рамка представляет собой прямую балку, укрепленную болтами или струбцинами на прогонах секций конвейера. Болтовое крепление более надежно против продольного сдвига роликоопоры, а струбцинное удобно для регулирования положения роликоопоры. На конвейерах с широкой лентой применяют изогнутую рамку, при которой боковые кронштейны имеют меньшую высоту, а центр тяжести всей роликоопоры с лентой и грузом располагается ниже, что способствует уменьшению вибраций роликоопоры и долговечности подшипников роликов.

В современной практике конвейеростроения даже при производительности конвейеров более 20000 м³/ч и ширине лент до 3000 мм преимущественное распространение на линейных секциях получили трехроликовые опоры. Гораздо меньше на линейных частях конвейеров применяют пятироликовые роликоопоры и еще реже - четырехроликовые, на которых лента имеет перегиб в средней, наиболее нагруженной части.

В местах с ограниченным доступом, например в пунктах загрузки конвейеров, смена вышедших из строя роликов затруднена и в некоторых конструкциях требует разборки металлоконструкций. В таких случаях роликоопоры могут выполняться раскладывающейся конструкции (рисунок 2.4).

При замене бокового ролика в таких роликоопорах выбивают ось 1, стойку 2 отводят в сторону и опускают раму 9 вместе с роликом 4 в горизонтальное положение. При этом ролик, получив свободу перемещения вверх, легко вынимается из пазов рамки. При необходимости замены среднего ролика 5 освобождают от осей обе стойки 2 и, потянув ручку 3 в нужную сторону, перемещают рамку 7 среднего ролика по каткам 8 к краю балки 6.

Рисунок 2.4. Раскладывающаяся роликоопора

Раскладывающиеся роликоопоры, с откидывающимися боковыми роликами, весьма удобны при эксплуатации конвейера. Например, для удаления воды, которая собирается в лотке ленты после дождя, и быстрой подготовки участка конвейера для вулканизации стыка ленты.

2.1.3 Роликоопоры для нижней ветви ленты устанавливаются на кронштейнах, приваренных к стойкам секций конвейера. Основное требование к ним - поддержка и центрирование хода нижней ветви ленты (иногда предъявляются требования по очистке рабочей поверхности ленты), с этой точки зрения предпочтительны двух- и трехроликовые опоры, особенно для широких лент, когда требуется исключить биение длинного ролика.

Ролики для нижней ветви применяются трех типов - с обычной трубчатой обечайкой, спиральные и дисковые. На спиральные и дисковые ролики меньше налипают частицы породы, чем на ролики со сплошной цилиндрической поверхностью. Кроме того, спиральные ролики, имеющие на одной половине правую, а на другой - левую спирали, являются чистителями и оказывают некоторое центрирующее действие на ход ленты. Однако при их работе верхняя часть спирали изнашивается, а образовавшиеся на ней острые кромки изнашивают рабочую обкладку ленты. Поэтому в современных конструкциях конвейеров большее применение для нижних ветвей лент имеют дисковые ролики (с резиновыми кольцами).

Для предохранения отгибающихся вниз краев ленты от трения о кольца последние изготовляются по краям роликов с большей шириной или устанавливаются с меньшим шагом.

2.1.4 Переходные роликоопоры обычно по две-три устанавливаются в местах перехода ленты от лотковой формы к плоской и наоборот, т.е. при набегании лотковой ленты на барабан и сбегании с него. От линейных роликоопор они отличаются меньшим углом наклона боковых роликов, уменьшающимся от крайней линейной роликоопоры к барабану.

2.1.5 Центрирующие роликоопоры устанавливаются через каждые три-пять секций по длине конвейера как на грузовой, так и нижней ветви ленты и служат для направления ее хода по оси конвейера при возникновении сдвигающих сил.

Для центрирования хода ленты на грузовой ветви имеется большое количество типов центрирующих роликоопор. Наиболее просто на трехроликовых опорах центрирование ленты достигается способом установки боковых роликов с небольшим углом наклона в плане (по ходу ленты). Однако при этом способе возникает добавочное трение скольжения ленты о поверхность роликов, сопровождающееся повышенным сопротивлением движению и износом ленты и роликоопор. Поэтому чаще используют специальные поворотные роликоопоры, монтируемые на центральной шариковой пяте, снабженные дефлекторными роликами. При сбегании в сторону лента своей кромкой нажимает на дефлекторный ролик. При этом роликоопора с помощью рычажного механизма поворачивается вперед той стороной, куда сбегает лента, и создает действующую на ленту центрирующую силу.

На мощных конвейерах центрирующие роликоопоры иногда оборудуют автоматической системой поворота с сервоприводом, срабатывающей при получении сигнала о сходе ленты. Центрирование нижней ветви имеет не меньшее значение, чем центрирование верхней, так как при ее сходе может иметь место трение кромок ленты о стойки металлоконструкции секций и, следовательно, быстрая порча ленты. Для центрирования нижней ветви ленты применяют центрирующие роликоопоры такой же конструкции, как и для верхней ветви. В последнее время получают распространение центрирующие роликоопоры с обратной лотковостью, которые устанавливаются у оборотных барабанов. На нижней ветви ленты линейной части конвейера при этом через каждые 50 - 60 м монтируют роликоопоры с углом установки роликов до 45⁰.

2.1.6 Амортизирующие роликоопоры, служащие для смягчения ударных нагрузок от падающего на ленту груза, устанавливают сближенно по отношению друг к другу в местах загрузки конвейера. В отдельных случаях при перемещении особо тяжелых и крупнокусковых грузов их устанавливают по всей длине конвейера. Амортизация может осуществляться подрессорированием, установкой на резиновых подкладках всей роликоопоры (рисунок 2.5,а) или отдельных роликов и применением обрезиненных роликов. Амортизирующие роликоопоры пунктов погрузки составляют из трех-пяти (иногда большего числа) роликов с углом установки крайних роликов до 60⁰. С учетом действующих нагрузок ролики амортизирующих опор в большинстве случаев имеют резиновую футеровку и снабжаются более мощными подшипниками. Их шарнирные соединения в опоре имеют усиленную конструкцию (рисунок 2.5,б).

Известны и другие решения конструкции роликоопор пунктов погрузки.

2.1.7 Подвесные роликоопоры, помимо обычных роликоопор, монтируемых на жесткой раме секций, находят все большее применение. Они могут подвешиваться как на жестких опорных конструкциях, так и на продольных тросах в конвейерах с канатным ставом. Применяются также обычные типы роликоопор, подвешиваемые на тросах.

а - на жесткой балке с резиновыми амортизаторами; б - на канатном ставе

Рисунок 2.5. Подвесные шарнирные роликоопоры для мест загрузок

Основное преимущество подвесных роликоопор - взаимная поперечная подвижность роликов. Это имеет особое значение в случае транспортирования грузов, включающих крупные куски. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, срок службы ленты и роликов при этом возрастает. С другой стороны, такие роликоопоры характеризуются меньшей массой, что особенно важно, например, при использовании их на консольных конвейерах отвалообразователей, роторных экскаваторов, перегружателей, транспортно-отвальных мостов. При укреплении на тросах, а также на жестких станинах, но с амортизирующей подвеской, провес таких роликоопор возрастает с увеличением нагрузки на ленту и сечения слоя груза на ленте, благодаря чему растет производительность конвейера.

Подвесные роликоопоры бывают шарнирные с шарнирно-соединенными осями роликов и гибкие.

Подвесные гибкие роликоопоры известны двух типов: с роликами, закрепленными на гибкой оси, вращающейся в концевых подшипниках, и с невращающимися осями, на которых ролики вращаются на расположенных внутри них подшипниках.

Преимущество гибких роликоопор первого типа заключается в их большей простоте, в наличии независимо от числа роликов, только двух подшипниковых узлов. Однако роликоопоры этого типа требуют повышенного расхода энергии на их вращение, значительная доля которой затрачивается на изгибание гибкого вала. По некоторым данным коэффициент сопротивления движению на этих роликоопорах примерно в два раза больше, чем на обычных роликоопорах. Кроме того, вращение гибких осей при знакопеременной нагрузке приводит к их быстрому разрушению. Большее применение получили подвесные роликоопоры с невращающимися осями роликов.

По типу крепления осей различают роликоопоры с роликами, имеющими полые оси, стянутые единым канатом, пропущенным через полые оси, соединенные между собой податливыми звеньями в виде шаров или цилиндров (рисунок 2.6) и роликоопоры с роликами, вращающимися на шарнирно-соединенных сплошных осях, так называемые шарнирные роликоопоры (рисунок 2.7).

Роликоопоры первого типа не нашли широкого применения из-за сложности изготовления и ненадежности соединения осей роликов в связи с вытяжкой канатов, стягивающих полые оси роликов.

Рисунок 2.6. Роликоопора с полыми осями, стянутыми канатом

Рисунок 2.7. Шарнирная роликоопора

Шарнирные роликоопоры в отечественной и зарубежной практике находят все большее применение. Надежность работы шарнирных роликоопор и канатного става зависит от конструкции шарнирного соединения осей роликов и узла навески роликоопоры на несущий канат.

Наиболее часто используются шарнирные роликоопоры типа пластинчатых цепей или согнутых накладок с пальцами, продетыми через отверстия в накладках и осях роликов (рисунок 2.7). Пальцы в отверстиях осей и накладок устанавливаются по ходовой посадке. Причем пальцы изготовляются из более прочного материала, чем накладки.

При конструировании узла навески роликоопоры особое внимание уделяется выбору радиусов закруглений мест опираний на канат, которые должны быть такими, чтобы при работе канатного става в канатах не возникали значительные изгибные напряжения. Минимум скручивающих нагрузок в канатах в современных конструкциях навесок роликоопор достигают путем жесткого соединения канатов с элементами (муфты), на которые свободно навешиваются роликоопоры (рисунок 2.8).

а - конструкции ГДР; б - конструкции УкрНИИпроекта

Рисунок 2.8. Навески роликоопор на канат