Ленточные и пластинчатые конвейеры, эскалаторы

Ленточными конвейерами(рис. 5.11, а) материал перемещают как в горизон­тальном, так и в наклонном направлениях бесконечной прорезиненной лентой 4, огиба­ющей два барабана - приводной 6 и натяжной 2. Движение ленты с перемещаемым гру­зом, поступающим через загрузочное устройство 3, обеспечивается силой трения на поверхности ее контакта с приводным барабаном, вращение которому передается от электродвигателя 10 через редуктор 9.

Обе ветви конвейерной ленты поддерживаются от провисания катучими опорами 5 и 8, установленными более часто под грузовой ветвью и реже - под холостой. В зоне загрузки материала, где опоры установлены наиболее часто, они представляют собой прямые горизонтальные ролики (рис. 5.11, б). Такие же ролики устанавливают и на хо­лостой ветви ленты. Остальные катучие опоры под грузовой ветвью выполняют либо также прямыми, либо, с целью увеличения площади поперечного сечения транспорти­руемого материала, от которой зависит производительность конвейера, желобчатыми из одного горизонтального и двух наклонных (под углом а = 20° - 30°) роликов.

Рис. 5.11. Ленточный конвейер: а - схема общего устройства; б - роликоопоры; в - схема усилий в ветвях ленты в зоне приводного барабан

Материал разгружают через головной барабан 6 (рис. 5.11, а). В случае прямых роликоопор под грузовой ветвью возможна также промежуточная разгрузка с помощью наклонно установленного плужкового сбрасывателя //. При необходимости промежу­точной разгрузки на стационарных конвейерах, транспортирующих сухие сыпучие ма­териалы, могут быть установлены также специальные промежуточные сбрасывающие тележки. Предельный угол наклона конвейера к горизонту зависит от подвижности транспортируемого материала и коэффициента трения материала о конвейерную ленту.

Он не превышает 2/3 угла естественного откоса ма­териала в движении (для строительных материалов не более 22°). При необходимости подъема матери­ала на большую высоту приходится при малом угле наклона значительно увеличивать длину конвейера, что повышает стоимость установки. Этого недо­статка лишены конвейеры с покрывающей лентой (рис. 5.12), применяемые для перемещения матери­алов по трассе с углом подъема до 60°. Соскальзы­вание материала предотвращается прижимной лен­той (тяжелым цепным матом или прорезиненной

лентой с прижимными роликами), покрывающей материал и прижимающей его к основной ленте. Для транспортирования строительных материалов применяют тканевые прорези­ненные ленты из нескольких слоев (прокладок) ткани (бельтинга), изготовленной из хлопчатобумажных или, чаще, из более прочных синтетических волокон. В особых слу­чаях в качестве прокладок используют тонкие стальные проволочные канаты при 9 ... 10-кратном запасе прочности. Ширина ленты обычно составляет от 0,4 до 2 м. Скорость движения ленты - от 0,8 до 4 м/с. При транспортировании штучных грузов скорость

движения ленты ограничивают значениями от 0,5 до 1,5 м/с. Ширина ленты конвейеров специального назначения, являющихся транспортными органами (отвалообразователями) экскаваторов непрерывного действия, землеройно-транспортных комплексов и дру­гих машин, достигает 3,2 м при скорости до 8 м/с. Для транспортирования крупнокус­ковых материалов ширина ленты должна быть не меньше - на­ибольший размер транспортируемых кусков).

В карьерах иногда используют ленточные конвейеры с раздельным тяговым и грузонесущим органами. В качестве первых используют стальные канаты (ленточно-канатные конвейеры) или цепи (ленточно-цепные конвейеры), а в качестве несущего орга­на - облегченную прорезиненную ленту специальной формы, опирающуюся на тяговый канат или тяговую цепь.

Ленточные конвейеры обладают высокой производительностью (до нескольких тысяч тонн в час), они обеспечивают значительную дальность транспортирования (до нескольких десятков километров). Для этого их обычно устанавливают каскадом - один за другим. Существенным недостатком такой схемы установки является ее недостаточ­ная надежность, так как выход из строя какого-либо одного конвейера приводит к оста­новке всего каскада.

В строительстве используют стационарные и передвижные ленточные конвейе­ры, перемещающие грузы на сравнительно небольшие расстояния. Стационарными конвейерами оборудуют стационарные же производства (бетонные и железобетонные заводы, склады строительных материалов и т. п.). Передвижные конвейеры длиной от 5 до 15 м, используемые обычно на строительных площадках, оборудуют колесами для перемещения вручную или в прицепе к тягачу. Ленточные конвейеры широко использу­ют как транспортирующие органы в конструкциях траншейных и карьерных экскавато­ров непрерывного действия, бетоноукладчиков и других машин.

Производительность (т/ч) ленточных конвейеров определяют по формуле:

(5.1)

где А - плошадь поперечного сечения потока материала, м²; р - плотность материала, т/м³; v - ско­рость движения материала, м/с.

Для большинства строительных материалов площадь А может быть определена через ширину ленты В (м) по формулам:

- при плоской ленте;

- при желобчатой ленте (а = 20°) (см. рис. 5.11, б);

- то же

Требуемое для работы ленточного конвейера максимально возможное окружное усилие F (Н) на приводном барабане определяется двумя факторами - мощностью дви­гателя (кВт) при заданной скорости v_n (м/с) передвижения конвейерной ленты и сцепным свойством барабана, характеризуемым статическим усилием S_o (H) натяжения каждой ветви конвейерной ленты (без движения), коэффициентом трения/между лен­той и ведущим барабаном и углом обхвата ср (рад) барабана лентой:

где - КПД трансмиссии; е - основание натуральных логарифмов.

Требуемая мощность электродвигателя зависит от производительности конвейе­ра П (т/ч), геометрических параметров трассы перемещения материала [в простейшем случае для конвейера, показанного на рис. 5.11, и. - длины его горизонтальной /., и вер­тикальной Н проекции (м)], ширины конвейерной ленты В (м), скорости ее перемеще­ния у_л (м/с) и способа разгрузки. При коэффициенте сопротивления передвижению ма­териала конвейером w = 0,03 и линейной массе (кг/м) элементов конвейера q = 305 эта зависимость имеет вид

(5.3)

где к₁ = 1 ... 1,25 - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние длины конвейера (мини­мальное значение для конвейеров длиной более 50 м. максимальное - при длине менее 15 м); к₂ - коэффициент, учитывающий сопротивления при прохождении ленты через сбрасывающую те­лежку (к₂ = 1,25 при наличии сбрасывающей тележки; к₂ = 1 при ее отсутствии); к? - коэффици­ент, учитывающий расход энергии на работу сбрасывающего устройства (£₃ ⁼ 0 при разгрузке че­рез барабан; А'₃ = 0,008 при плужковом сбрасывателе; при разгрузочной тележке).

Вторая из формул (5.2) получена на основании зависимостей между усилиями в набегающей на ведущий барабан 5¹, (рис. 5.11, в) и сбегающей с него S₂ ветвях, выража­емых приведенными ранее формулами для ременной передачи (см. п. 2.6). Из этого вы­ражения следует, что усилие F прямо пропорционально натяжению ветвей ленты S_Q и является возрастающей функцией произведения /ср.

Обычно при расчете основных параметров ленточного конвейера сначала по фор­муле (5.3) определяют требуемую мощность Р_да электродвигателя, а затем, по первой из формул (5.2) - требуемое окружное усилие F на приводном барабане. Последнее обес­печивается параметром минимальное значение которого определяется зависимос­тью:

полученной после преобразования второй из формул (5.2).

Необходимое натяжение ленты S_o обеспечивается различными конструктивными решениями, в частности, грузом 1 (см. рис. 5.11, а), подвешенным на канате, второй ко­нец которого закреплен на подвижной каретке натяжного барабана 2. Масса груза (кг) определится как

где g - ускорение свободного падения,

Это усилие должно быть достаточным для обеспечения сцепления ленты с по­верхностью приводного барабана при заданном окружном усилии, а также для ограни­чения стрелы провеса груженой ветви ленты не более 3% расстояния между роликоопо-рами. Минимальное значение усилия натяжения каждой ветви ленты, удовлетворяющее последнему условию, составляет

где q_м и д_л - массы материала и ленты, приходящиеся на I м длины последней, кг.

Тяговое усилие приводного барабана можно также повысить увеличением угла его обхвата лентой ср за счет поджимного барабана 7 и повышением коэффициента тре­ния / например, футеровкой рабочей поверхности барабана слоем резины. Обычно только повышением угла обхвата и коэффициента трения не удается обеспечить требу­емое тяговое усилие, в связи с чем более эффективным в этом отношении оказывается увеличение усилия натяжения 5₀, хотя эта мера неизбежно влечет за собой увеличение растягивающего усилия 5, в наиболее нагруженном поперечном сечении ленты - в на­бегающей на приводной барабан ветви (рис. 5.11, в). Это усилие связано с усилиями S_o и F зависимостью

Проиллюстрируем изложенное следующим примером.

Пусть требуется найти параметры ленточного конвейера, определяющие тяговую способ­ность приводного барабана, по следующим исходным данным: ширина конвейерной ленты В = 800 мм; скорость ее передвижения v_n = 1 м/с; мощность приводного электродвигателя Р_пв = 12 кВт; КПД трансмиссии масса 1 м ленты д_я = 6 кг; масса материала (гравия) на длине

1 м конвейерной ленты

Окружное усилие на барабане, обеспечиваемое электродвигателем:

Минимальное усилие натяжения каждой ветви ленты, ограниченное стрелой ее провеса:

Требуемый комплексный параметр

В случае нефутерованного стального или чугунного барабана / = 0,1. Требуемый угол

обхвата:

что значительно превышает предельно возможное значение (с поджимным барабаном)) Ф_пред = 250°.

Для барабана, футерованного резинотканевой лентой/= 0,3. Требуемый угол обхвата:

что также превышает указанное выше предельное значение. Таблица 5.1

Принимаем футерованный барабан. Требуемые усилия натяжения каждой ветви ленты S_o, масса натяжно­го груза т_г и максимальное растягивающее усилие в лен­те 5| в зависимости от угла обхвата приведены в табл 5.1. Для ленты марки Б-820 предел прочности на 1 мм ширины ленты одной прокладки составляет К = 55 Н. При 10-кратном запасе прочности число прокладок опре­делится как

с округлением до целых в большую сторону.

Вычисленные по этой формуле значения чисел прокладок составляют: 8 прокладок при Ф = 180°; 7 прокладок при <р = 190 ... 220°; 6 прокладок при ср = 230 ... 250°. Лента является на­иболее изнашиваемым элементом конвейера. Поэтому предпочтение следует отдать вариантам с наименьшим числом прокладок. В то же время по условию долговечности ленты угол обхвата должен быть наименьшим. Этому условию удовлетворяет вариант с углом ср = 230°.

Для транспортирования материалов с острыми кромками, например, для подачи крупнокускового камня в дробилки, а также для транспортирования горячих материалов, деталей и изделий на машиностроительных заводах и заводах строительных конструк­ций применяют пластинчатые конвейеры(рис. 5.13). Тяговым органом у этих конвей­еров являются две бесконечные цепи 3, оги­бающие приводные 4 и натяжные 2 звездоч­ки. К тяговым цепям прикреплены металлические пластины /, перекрывающие друг друга с целью исключения просыпания материала. Ширина пластинчатого настила обычно составляет 0,4 ... 1,6 м, а скорость движения - 0,01 ... 1 м/с. Производительность пластинчатых конвейеров определяют по формуле (5.1).

Разновидностью пластинчатых конвейеров являются эскалаторы(рис. 5.14, а) -тоннельные для метрополитенов и поэтажные для крупных общественных зданий, ма­газинов и др. В эскалаторе в качестве тягового органа применяют две параллельные пластинчатые тяговые цепи (рис. 5.14, б), а в качестве настила используют ступени вы­сотой 0,4 м и шириной 1 м (иногда 0,6 м - для поэтажных эскалаторов) (рис. 5.14, в), опирающиеся на две системы направляющих, что позволяет ступеням складываться на верхней и нижней площадках в плоский настил. В качестве поручней используют лен­точные конвейеры с резинотканевой лентой специального профиля (рис. 5.14, г). Угол наклона эскалатора к горизонту обычно 30^е, высота подъема - до 45 м, скорость движе­ния - 0,75 ... 0,96 м/с, пропускная способность - до 1000 человек в час.

Рис. 5.14. Эскалатор: а - общий вид; б - схема перехода ступеней; в - ступень; г - поручень