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.
Рис. 5.12. Схема ленточного конвейера для крутонаклонного транспортирования с покрывающей лентой |
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 vn (м/с) передвижения конвейерной ленты и сцепным свойством барабана, характеризуемым статическим усилием So (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 ул (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 SQ и является возрастающей функцией произведения /ср.
Обычно при расчете основных параметров ленточного конвейера сначала по формуле (5.3) определяют требуемую мощность Рда 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 So 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 qм и дл - 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 So 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 vn = 1 м/с; мощность приводного электродвигателя Рпв = 12 кВт; КПД трансмиссии масса 1 м ленты дя = 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)) Фпред = 250°.
Для барабана, футерованного резинотканевой лентой/= 0,3. Требуемый угол обхвата:
ф° | S0,H | тг, кг | 5,,Н |
25409,85 | 8469,95 | 30989.85 | |
24256,4 | 8085,47 | 30836.4 | |
23227,13 | 7742,38 | 28807,13 | |
22304,2 | 7434,73 | 27884,2 | |
21473,02 | 7157,75 | 27053,02 | |
20721.56 | 6907,19 | 26301,56 | |
20039,97 | 6679.92 | 25619,97 | |
19419,15 | 6473,05 | 24999,15 |
что также превышает указанное выше предельное значение. Таблица 5.1
Принимаем футерованный барабан. Требуемые усилия натяжения каждой ветви ленты So, масса натяжного груза тг 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°.
Рис. 5.13. Пластинчатый конвейер |
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 30е, 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