Рисунок 1 – Схемы крутонаклонных конвейеров
Автор: Pavel Makharatkin,Sergey Avksentev, Inna Trufanova
Источник: ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI SLASKIEJ Seria: ORGANIZACJA I ZARZADZANIE, 2016 z. 91
В этой статье дается описание существующих и будущих разработок специальных типов ленточных конвейеров (например, многоприводных, высокопутных, подвесных конвейеров) для сложных условий при применении.
Обычный конвейер иррациональный или не может применяться. Считается улучшение проектирование ленточных конвейеров посредством разработки промежуточного привода конструкции как оптимального решения задач о передаче тяги, с повышенной эффективностью передачи тяги промежуточного линейного привода на наклонные и изогнутые участки трассы, а особенно в наклонном конвейере. Особенности нового, готового к применению специальных типов конвейеров, таких как были описаны крутонаклонные и подвесные конвейера. Дана рациональная область их применения в промышленности. Даны рекомендации по снижению затрат на разработку, использование и эксплуатацию конвейерного транспорта.
Ленточные конвейеры широко используются на горнодобывающих предприятиях. Преимущества ленточных конвейеров включают в себя высокую пропускную способность, относительно низкое энергопотребление транспорта по сравнению с другими видами конвейерного транспорта, высокая степень автоматизации управления работой оборудования, относительно низкая стоимость перевозки. Эти преимущества обуславливают широкое использование ленточных конвейеров во всех отраслях промышленности. Тем не менее, ленточные конвейеры имеют ряд недостатков, такие как невозможность транспортировки материалов по маршруту, который имеет короткий радиус, изгиб, нижний предел угла наклона трассы к горизонту (до 20 градусов), высокая стоимость ленты конвейера в течение короткого срока его службы [3,7].
В настоящее время существует множество новых применений конвейеров для специальных условий. Наиболее распространенными из этих применений являются подвесные ленточные конвейеры и крутонаклонные (вертикальные) конвейера. Эти типы конвейеров имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными ленточными конвейерами [2, 6].
Существуют различные конструкции крутонаклонных конвейеров; они могут включать чередование горизонтальных или наклонных участков с углами наклона от 0 до 90 градусов, что позволяет решать логистические проблемы в рамках и за рамками. Такие проблемы Обычно решаются совместными усилиями нескольких видов техники. Схемы этих конвейеров представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схемы крутонаклонных конвейеров
Как правило, крутонаклонные конвейера состоят из горизонтального участка, на котором происходит погрузка материала; наклонный или вертикальный разрез и горизонтальный разрез, где происходит разгрузка материала. Основные компоненты этих конвейеров почти такие же, как компоненты обычного ленточного конвейера. Их отличительной особенностью является особая лента конвейера, которая позволяет транспортировать транспортируемый материал на наклонных или вертикальных участках маршрута. У крутонаклонного конвейера лента – резинотканевая с боковыми стенками, которые прикреплены к основной ленте посредством горячей или холодной вулканизации. На рисунке 2 показана лента крутонаклонного конвейера.
Рисунок 2 – Лента для крутонаклонного конвейера
Крутонаклонные конвейера имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными ленточными конвейерами, в частности, для применения групп разных типов транспортных машин и вспомогательных устройств [4, 5].
Основным преимуществом этих конвейеров является экономия ценного производственного пространства. Например, если задача состоит в том, чтобы поднять транспортируемый материал на высоту 5 м, при использовании обычного ремня для конвейеров с углом наклона 18 градусов нам понадобится около 50 квадратных метров Производственная площадь с учетом проходов вокруг оборудования, при транспортировке на высоту 10 м, требуется около 100 кв. При использовании крутонаклонного конвейера на угол 90 градусов, необходимое пространство в производственной зоне в обоих случаях составляет 20 квадратных метров, потому что необходимое пространство для этих конструкций не зависит напрямую от высоты конвейера [1].
На рисунке 3 показано соотношение требуемого пространства и высоты подъема.
Рисунок 4 иллюстрирует соотношение объемов производства, занимаемых различными типами оборудования.
Рисунок 3 – Соотношение требуемого пространства и высоты подъема наклонных и крутонаклонных конвейеров
Рисунок 4 – Соотношение высоты конвейера и объемов производства, занимаемых наклонным и крутонаклонными конвейерами
На рисунке 5 показано соотношение веса и высоты наклонных и крутонаклонных конвейеров.
Рисунок 5 – Соотношение веса и высоты наклонных и крутонаклонных конвейеров
Другим не менее важным преимуществом использования крутонаклонных конвейеров является отсутствие перегруза материала. Перегрузка материала при транспортировке нежелательна, потому что при перегрузке требуется согласованная работа оборудования доставки и разгрузки, зона перегрузки для направления транспортируемой товарный поток требует бункера; из-за высокой запыленности обычно требуется использование аспирационных систем. Кроме того, во время перегрузки транспортируемый материал подвергается механическим воздействиям, повреждениям и растиранию [8].
Горизонтальное сечение высокого угла конвейера такое же, как и в обычном горизонтальном конвейере. Вертикальные секции более целесообразно сравнивать с ременным или цепным элеватором. Однако крутонаклонные конвейера имеют ряд преимуществ. У них нет цепи, которая может изнашиваться, стираться и ломаться. Кроме того, транспортируемый материал не имеет контакта с металлическими ведрами, так как их нет в конструкции, а материал расположен в основной прорезиненной тканевой ленте или прорезиненном поперечном профиле. Кроме того, поперечный перегородки крепятся без использования крепежа, они крепятся с помощью холодной или горячей вулканизации, которая делает точку крепления эластичной, способствующей демпфированию нагрузки, передаваемые от транспортируемого материала на ленту, что в свою очередь приводит к долговечности ленты [9].
В настоящее время крутонаклонные конвейера более широко используются на производственных площадках, в том числе обогатительных фабриках, особенно для реконструкции, направленные на повышение производительности предприятия в общем. На данный момент производятся конвейера с большим углом наклона до 200 м3. /час, с шириной ленты до 2000 мм, с высотой подъема 100 м и общей длиной конвейера до 500 м. Изготовлением таких конвейеров занимается ряд предприятий на территории России и за рубежом. Наиболее известными производителями являются Metso Minerals, Kone, Paakkola Conveyors, RUSNEO, Курганский завод конвейерного оборудования и другие.
Конвейеры с подвесной лентой имеют гораздо более длительный срок службы из-за отсутствия его бокового смещения и контакт с натяжителями, они характеризуются более высокой производительностью, простотой обслуживания в заданной конфигурации маршрута, благодаря чему они способны решать типичные недостатки обычных ленточных конвейеров. Однако конвейеры с подвесной лентой имеют ограниченная в применимости из-за относительно низкой скорости ленты (2 м / с) и сложности обеспечение растяжения на протяжении 1 метра. Поэтому улучшение технических характеристик конвейеров с подвесной лентой и устранение вышеперечисленных недостатков является актуальной задачей.
Применение конвейера с подвесной лентой и стационарными дисковыми опорными роликами конвейеров, снимет ограничение на ход натяжного устройства, увеличит в 2-3 раза максимальную скорость ленты и уменьшит в 3-5 раз массу вращающейся детали посередине конвейерной линии [10]. Конвейер с подвесной лентой показан на рисунке 6.
Рисунок 6 – Конвейер с подвесной лентой
Применение специальных типов конвейеров требует внимания к их приводам. Предлагается использовать магнитные силы в качестве дополнительной движущей силы для улучшения способности удельного тягового усилия промежуточных ленточных приводов. В этом случае это достигается путем предоставления верхней ветви ленты с постоянными магнитами, которые взаимодействуют с магнитомягкой лентой.
Схема магнито фрикционного привода показана на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема магнито-фрикционного привода: 1 - магнитный ремень; 2 - магнитные блоки; 3 - тяговая цепь или ремень; 4 - магнитный ленточный наполнитель; 5 - боковые утюги
Магнито-фрикционный привод, конструкция которого разработана в Донецком политехническом институте под руководством профессора И.Г.Штокмана, прошедший промышленные испытания в 1972 году на одной из шахты производственного объединения "Красноармейскуголь" и подтвердили его работоспособность в угольных шахтах. Удельная тяговая мощность (кН / м2) магнито-фрикционного привода из-за действия магнитных сил увеличились на 0,46 кН, что уменьшило длину промежуточного привода и расширило область применения ленточных конвейеров с несколькими приводами, за счет использования в наклонных выработках усилие обеспечивает постоянное усиление тяги промежуточного привода под любым углом конвейера.
Разработкой данного направления стал патент № 2482043 (рисунок 8), автор Ю.Д. Тарасов, профессор кафедры горных транспортных машин Санкт-Петербургского горного университета, который предложил постоянные магниты, которые сделаны из роликов, закрепляющие материал [11].
Рисунок 8 – Магнито фрикционный конвейер с большим углом наклона
Другой тип промежуточного линейного привода - это вакуумный привод. Привод довольно прост и выполнен с использованием серийных приводных агрегатов ленточных конвейеров. Поперечные канавки-каналы выполнены на рабочей поверхности тягового приводной ленты, при этом во время работы привода вакуум создается с помощью жидкостно-кольцевого вакуумного насоса. Его тяговая способность в 30-50 раз, в зависимости от типа и ширины ремня, превышает (при вакууме 40 кПа) удельную тяговую способность обычных ленточных конвейеров [3]. Поэтому максимум длина вакуумного привода составляет 20-30 метров, что позволяет разместить один или два резервных привода в пространство трубопровода в дополнение к расчетному количеству приводов, что повышает надежность работы конвейера, коэффициент готовности которого равен коэффициенту готовности обычной ленты конвейера. Дополнительная тяга, обеспечиваемая вакуумным приводом, остается неизменной под любым углом наклона конвейера, что значительно расширяет область применения многоприводных конвейеров.
Рисунок 9 – Схема промежуточного вакуумного привода: 1 - ремень для переноски; 2 - вакуумный приводной ремень; 3 - желобчатые каналы; 4 - камера низкого давления со сторонами материала с низким коэффициентом трения; ?P – давление, разница между атмосферным давлением и остатком между ремнями
На кафедре разработана новая конструкция промежуточного линейного привода для ленточных конвейеров. Горнотранспортные машины национального университета минеральных ресурсов [12,13]. Развитый вариант промежуточного привода (рисунок 10) [12] содержит под несущим отводом ленту 3, привод 6 и натяжной барабан 1 ленты 4, верхняя ветвь которого размещена под несущей ветвью конвейерной ленты 3 и опирается на ее натяжные ролики или прямой ролик 5. В середине каждой секции между боковым краем несущих роликов конвейерной ленты под боковой кромкой расположены приводной ролик 14 и прижимные ролики 7, с возможностью вращения относительно неподвижных осей 16 и 19, наружная часть 11 и 8 которых имеют плоскую форму, ориентированную по бокам параллельно плоскости конвейера и приводных ремней. Между внешними плоскими частями закреплена ось на стойках 10 и раме 18 конвейера плоский кронштейн 9 и 17 с досками, обычно ориентированными на их плоскую часть. Кроме того, плоские детали с плоскими наружными кронштейнами, части 11 и 8 осей 16 и 19 соединены болтами 13 с нажимными гайками 12. Нажимные ролики выполнены с упругими ободами 22 и 23, и установлены на внешней стороне, обращенной друг к другу, выступами 15 и 20 с возможность взаимодействия с концами конвейера и приводной ленты. Толщина части кронштейнов выбирается с учетом допустимого расчетного давления между давлением роликов и приводные и конвейерные ленты.
Рисунок 10 – Промежуточный линейный привод с прижимными роликами
Подводя итог, следует отметить, что существует гораздо больше специальных конструкций ленты конвейера. Трудно рассмотреть все из них в одной статье. В последние дни компании производители, инженеры и ученые пытаются решить проблемы для конкретного горнодобывающего предприятия, учитывая их потребности и особые условия труда.
Крутонаклонные конвейера имеют ряд преимуществ по сравнению с использованием обычного конвейера, например, экономия производственных площадей, отсутствие перегрузки материала. Рассматривается возможность улучшения конструкции ленточных конвейеров посредством разработки конструкции промежуточного привода как оптимального решения задач передачи тяги, с повышением тягово-передаточной эффективности промежуточного линейного привода на наклонных и изогнутых участках трассы.
1.Lewis A., Grebenshchikov A.L.: Transportirovaniye nasypnykh materialov
konveyyerami bol'shoy protyazhennosti [Transportation of bulk materials of long
conveyors], Gornaya promyshlennost' [Mining], No. 5, 2003.
2. Averchenkov V.I., Davydov C.B., Dunayev V.P., Ivchenko V.N., Kurov C.B.,
Rytov M.Yu., Sakalo V.I.: Konveyyery s podvesnoy lentoy [Conveyors with overhead
belt]. Moscow, Mashinostroyeniye, No. 1, 2004.
3. Vasil'yev K.A., Nikolayev A.K., Sazonov K.G.: Transportnyye mashiny
i gruzopod"yemnoye oborudovaniye obogatitel'nykh fabric [Transport machinery and
lifting equipment of enrichment plants], SPb: Nauka 2006.
4.Ivchenko V.N., Davydov C.B., Kurov C.B., Babay V.Ya.: Opyt ekspluatatsii
konveyyerov s podvesnoy lentoy [Operating experience with overhead belt conveyors].
Gornyy zhurnal, Mining journal, No. 3, 2003