Конвейеры. Справочник

Предисловие

Основными направлениями развития народного хозяйства СССР предусматривается создание новых высокопроизводительных подъемно-транспортных машин. Одним из наиболее прогрессивных видов транспорта, обеспечивающих высокую производительность и технико-экономическую эффективность при больших грузопотоках, является конвейер. В современном массовом и крупносерийном производстве конвейеры являются неотъемлемой частью технологического процесса, они регулируют темп производства, обеспечивают его ритмичность, способствуют повышению производительности труда и увеличению выпуска продукции, позволяют решать вопросы комплексной механизации и автоматизации транспортно - технологических процессов. Непосредственная связь конвейерных машин с общим технологическим процессом производства предъявляет к ним особые требования в отношении прочности и способности работать в автоматических режимах.

Вновь проектируемые конвейеры должны быть достаточно прочными, надежными, долговечными и экономичными в эксплуатации, а изготовление их следует осуществлять с наименьшими затратами материалов и труда. Это требует проведения всесторонних теоретических и экспериментальных исследований и на базе их результатов — дальнейшего совершенствования методов расчета конвейеров. При решении практических вопросов, связанных с расчетом, проектированием и эксплуатацией конвейеров, возникают трудности, обусловленные отсутствием систематизированного материала по машинам непрерывного транспорта.

Справочник составлен с учетом последних данных о производстве машин непрерывного транспорта, серийно выпускаемых или намеченных к серийному выпуску Промышленностью. Кроме того, в справочнике описаны конвейеры, поставляемые заводами по отдельным заказам, и приведены сведения о прогрессивных конструкциях нестандартных конвейеров, разработанных и применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

Значительная часть типов машин непрерывного транспорта в настоящее время унифицирована и выпускается рядом заводов по единым чертежам. Это, в первую очередь, относится к ленточным конвейерам общего назначения, к подвесным грузонесущим, тележечным конвейерам для литейных форм и др. Часть машин поставляется заводами изготовителями отдельными узлами по заказам, составленным на основе монтажных чертежей установки конвейера, разработанных применительно к конкретным условиям. Металлическая несущая конструкция, на которой монтируются узлы конвейеров, заводами в большинстве случаев не поставляется и изготовляется на месте монтажной организацией или силами заказчика по рабочим чертежам, разрабатываемым для каждой конкретной установки. Так поставляются ленточные конвейеры общего назначения, многие скребковые, пластинчатые конвейеры, подвесные грузонесущие и толкающие, тележечные конвейеры для литейных форм, ряд элеваторов.

Авторы выражают большую признательность директору ЛО ГПКИ «Союзпроммеханизация» В.Н. Маркову, начальнику технического отдела В.Н. Семенову, инженеру Е.Ф. Ляпуновой за оказанную помощь при работе над справочником.

1. 3.5 — Ю.А. Пертеном; гл 2;
2. В.К. Дьячковым; гл.
3. Р.Л. Зенковьгм; пп. 4.4; 6.3 — А.Н. Гнутовым; п п. 2.6;
4. Р.А. Волковым ; 4,6 — В.К. Дьячковым и Ю. А. Пертено

1.1. Классификация конвейеров

Конвейер, транспортер — машина непрерывного действия для перемещения сыпучих, кусковых или штучных грузов. Конвейеры наиболее целесообразно классифицировать по принципу действия и конструктивным признакам, типу тягового и грузонесущего органа, роду перемещаемого груза, назначению и областям применения.

Основной классификационный признак конвейера — тип тягового несущего органов. Различают конвейеры с ленточным, цепным, канатным и другими тяговыми органами и конвейеры без тягового органа (винтовые, инерционные, вибрационные, роликовые). По типу грузонесущего органа конвейеры могут быть: ленточные, пластинчатые, скребковые, подвесные грузонесущие, толкающие, тележечные, ковшовые и люлечные, а также винтовые, инерционные, вибрационные, роликовые.

По принципу действия различают конвейеры, перемещающие груз на непрерывно движущейся сплошной ленте или настиле, в непрерывно движущихся ковшах, подвесках, платформах, тележках; по неподвижному желобу или трубе непрерывно движущимися скребками.

По назначению различают конвейеры стационарные и передвижные для насыпных, штучных грузов и для пассажиров, а по направлению перемещения грузов — с вертикально замкнутой, горизонтально замкнутой и пространственной трассами. По областям применения конвейеры подразделяют на машины общего назначения и специальные (стакеры, элеваторы, эскалаторы, движущиеся тротуары).

Конвейеры являются составной, неотъемлемой частью современного технологического процесса, они устанавливают и регулируют темп производства, обеспечивают его ритмичность, способствуют повышению производительности труда и увеличению выпуска продукции. Наряду с выполнением транспортно-технологических функций конвейеры являются основными средствами комплексной механизации и автоматизации погрузочно разгрузочных и складских операций.

На современных предприятиях конвейеры используют в качестве:

• высокопроизводительных транспортных машин, передающих грузы из одного пункта в другой на участках внутризаводского и, в ряде случаев, внешнего транспорта;
• транспортных агрегатов мощных перегрузочных устройств (например, мостовых перегружателей, отвалообразователей и т.п.) и погрузочно-разгрузочных машин;
• машин для перемещения грузов-изделий по технологическому процессу поточного производства от одного рабочего места к другому, от одной технологической операции к другой, устанавливая, организуя и регулируя темп производства и совмещая, в ряде случаев, функции накопителей (подвижных складов) и распределителей грузов-изделий по отдельным технологическим линиям;
• машин и передаточных устройств в технологических автоматических линиях изготовления деталей и обработки деталей и узлов изделий.

Тесная связь транспортирующих машин с общим технологическим процессом производства обусловливает высокую ответственность их работы и назначения. Поэтому конвейеры должны быть надежными (безотказными), прочными, удобными в эксплуатации и способными работать в автоматических режимах.

Современное развитие всех отраслей промышленности обусловливают следующие основные направления развития конвейерных машин.

1. Создание машин для бесперегрузочного транспорта грузов от начального до конечного пунктов по прямолинейной и сложной пространственной трассе большой протяженности. Этому направлению подчинено создание многоприводных конвейеров различных типов (подвесных, пластинчатых, скребковых, ленточных), мощных ленточных конвейеров со сверхпрочными лентами ленточно – канатных и ленточно – цепных конвейеров с прочным тяговым элементом в виде канатов и цепей, изгибающихся скребковых и пластинчатых конвейеров , сложных систем подвесных толкающих конвейеров, трубчатых скребковых конвейеров с пространственной трассой и др.

2. Повышение производительности конвейерных установок реализуется путем «выбора наиболее рациональной формы грузонесущего элемента конвейера для увеличения количества груза на единице его длины, а также путем повышения скорости грузонесущих элементов.

3. Повышение надежности машин и упрощение их обслуживания в тяжелых условиях эксплуатации являются основными предпосылками для перехода к полной автоматизации управления машинами и комплексами машин.

4. Автоматизация управления машинами и комплексными конвейерными системами с использованием ЭВМ.

5. Снижение массы и уменьшение габаритных размеров конвейеров за счет принципиально новых, облегченных конструкций машин и их узлов, широкого приведения пластмасс и легких сплавов, гнутых профилей металла вместо прокатных и т. п.

6. Улучшение условий труда обслуживающего персонала и производственных рабочих, исключение возможности потерь транспортируемого груза, изоляция от окружающей среды пылевидных, горячих, газирующих и химически агрессивных грузов.

7. Унификация и нормализация оборудования с одновременным увеличением количества его типоразмеров.

8. Повышение качества и культуры производства машин за счет широкого применения методов передовой технологии и технической эстетики.

1.2. Характеристика и свойства транспортируемых грузов

Перемещаемые конвейерами грузы подразделяются на штучные и насыпные. Их физико-механические свойства имеют решающее значение при выборе и расчете конвейеров.

Штучные грузы характеризуются формой и размерами, массой одной штуки, коэффициентом трения о поверхность ленты, настила или лотка и особыми свойствами. Размеры штучных грузов колеблются в широких пределах: от нескольких Сантиметров (почтовые отправления) до нескольких метров (лесоматериалы, прокат), а масса их — от долей ньютона до десятков килоньютонов Коэффициент трения штучных грузов об опорные поверхности составляет 0,1—0,7. К особым свойствам штучных грузов относятся: хрупкость (изделия из стекла), склонность к качению из-за округлости формы (арбузы), загрязненность или склонность к пылению (мешки с цементом), взрывоопасность и пожароопасность (бочки с горючим), наличие острых выступов, повреждающих элементы конвейера, и т.п.

Основные параметры характерных тарных штучных грузов стандартизированы и приводятся в соответствующих стандартах (например, ГОСТ 5959—80 «Ящики из листовых древесных материалов неразборные для грузов массой до 200 кг. Общие технические условия», ГОСТ 13502—68 «Пакеты бумажные. Размеры», ГОСТ 2226—75 «Мешки бумажные. Общие технические условия», ГОСТ 14861—74 «Тара производственная. Типы, основные параметры и размеры» и др.).

Тарно-штучные грузы с массой до 15 кг будем называть *легкими* (Л), от 15 до 50 кг — *средними* (С), от 50 до 200 кг — *тяжелыми* (Т), свыше 200 кг — *весьма тяжелыми* (ВТ).

Насыпные грузы характеризуются крупностью кусков (частиц), насыпной плотностью, коэффициентами внутреннего и внешнего трения, влажностью, абразивностью, липкостью, слеживаемостью, смерзаемостью, а также особыми свойствами (химической активностью, пылением, взрывоопасностью, самовозгораемостью и. т. п.).

Коэффициент внешнего трения груза f0 в движении меньше, чем в покое на 10-30%,а в некоторых случаях может выходить за эти пределы (табл. 1.1 ).

По гранулометрическому составу насыпные грузы подразделяют на рядовые (amax / amin > 2,5) и сортированные (аmax / amin ≤ 2,5), где аmax и amin — размеры максимальных и минимальных кусков соответственно. Насыпные грузы характеризуется размером типичного куска a'. У сортированных грузов за типичный кусок принимают редний по размерам: а' — (amin + amax) / 2; у рядовых грузов - a' = amax. Классификация насыпных грузов до крупности типичных кусков (частиц) приведена в табл. 1.2.

Насыпная плотность ρ для различных насыпных грузов колеблется в очень широких пределах: от 0,08 до 2,4 т/м3 и более. Грузы с насыпной плотностью до 0,6 т/м3 (древесные опилки, торф, кокс) называют *легкими* (Л)Р от 0,6 до 1,1 т/м3 (шлак, зерно, каменный уголь, цемент) — *средними* (С)» от 1,1 до 2,0 т/м3 (земля литейная и грунтовая, песок, гравий, камень) — *тяжелыми* (Т), и свыше 2,0 т/м3 (железная и медная руда, серный колчедан) — *весьма тяжелыми* (ВТ).

1.3. Области применения конвейеров

Высокая производительность, непрерывность грузопотока и автоматизация управления обусловили широкое применение конвейеров в различных отраслях народного хозяйства. В ряде случаев одна в та же транспортная операция может быть выполнена различными конвейерами.

При решении задачи рационального выбора типа конвейера, обеспечивающего наибольший технически экономический эффект, необходимо учитывать следующие факторы:

• свойства транспортируемых грузов;
• расположение пунктов загрузки и разгрузки, а также расстояние между ними;
• потребную производительность машин;
• требуемую степень автоматизации производственного процесса, обслуживаемого проектируемой транспортной установкой;
• способ хранения груза в пункте загрузки в бункерах, штабелях, на стеллажах и т. п.) и характеристику устройства, принимающего груз (конвейер, бункер, технологическая машина и. т. п.);
• характеристику места установки транспортного устройства (на открытой местности, в отапливаемом или неотапливаемом помещении);
• размеры пространства, отводимого под транспортирующую установку;
• конфигурацию трассы;
• особые факторы, вызванные спецификой обслуживаемого установкой производства (недопустимость пыления, шума);
• возможность частого изменения трассы транспортирования или системы адресования; требования техники безопасности и др.

В зависимости от размера кусков груза и его массы по табл. 1.3 и 1.4 может быть произведен ориентировочный выбор типа конвейера с последующим уточнением его конструктивного исполнения.

Характерные типы конвейеров в зависимости от применения, перемещаемого груза и транспортно-технологических функций приведены в табл. 1.5.

2.1. Режимы работы и классы использования

Режимы работы конвейера характеризуются нагрузками и продолжительностью их действия, обусловливаются классами использования конвейера по времени, производительности и натяжению тягового элемента, определяют условия расчета элементов конвейера на прочность и долговечность, а также служат показателями фактического эксплуатационного использования машин.

Использование конвейеры по времени характеризуется коэффициентами относительного времени плановой работы конвейера за сутки kсут и год kгод:

Основными определителями режима являются классы их использования по времени (В) и производительности (П), они пригодны для конвейеров с тяговым элементом и без него.

Распределение классов использования до времени в зависимости от пределов времени работы конвейера приведено в табл. 2.1.

По производительности конвейеры характеризуются коэффициентам kП значение которого определяется по формуле:

Классы использования конвейера по производительности принимают в зависимости от kП:

Классы использования конвейера по грузоподъемности (Н) и по натяжению тягового элемента (Ц) являются дополнительными признаками и учитываются в поверочных расчетах и сравнительном анализе эксплуатируемых конвейеров, а также в расчетах долговечности элементов конвейера.

Использование конвейеры по грузоподъемности грузонесущего элемента (тележки, подвески, каретки, настила, платформы и т.п.) при транспортировании штучных грузов характеризуется коэффициентами максимальной kmax и эквивалентной kэкв загрузки грузонесущего элемента конвейера (табл. 2.2):

Классы использования конвейера по натяжению тягового элемента характеризуются коэффициентами максимального k'max и эквивалентного k'экв натяжения (табл. 2.3):

Установленные классы использования регламентируют пять режимов работы конвейеров (табл. 2.4 и 2.5).

2.2. Характеристика условий работы

Выбор конструкции конвейера и его элементов, материалов для их изготовления, расчетных коэффициентов сопротивления движению ходовой части, долговечности, назначения, вида смазочных материалов обусловливается производственными и температурными (климатическими) условиями, в которых должен эксплуатироваться конвейер. Окружающая среда характеризуется: климатическими условиями; температурой; составом и концентрацией пыли; влажностью воздуха; насыщением его парами химических веществ (растворов, кислот, солей и т.п.), газами, частицами краски и другими особенностями производственных условий, вредно действующих на элементы конвейера; пожаро- и взрывоопасностью.

Существует ряд принятых обозначений исполнения конвейеров для микроклиматических районов с климатом: умеренным — У, холодным — ХЛ, влажным тропическим — ТВ, сухим тропическим — ТС, сухим и влажным тропическим — Т, для всех микроклиматических районов на суше (общеклиматическое исполнение) — О. Характеристика температурных условий работы конвейеров приведена в табл. 2.6.

Если конвейер устанавливается в нескольких помещениях с различными производственными и температурными условиями, то в качестве расчетной базы принимается помещение с наихудшими условиями. При установке, например, привода конвейера в отапливаемом помещении, а остальной части — в неотапливаемом. за основу принимается группа неотапливаемого помещения и особенно учитывается возможность образования конденсата из окружающего воздуха.

Пожаро и взрывоопасные среды регламентируются специальными нормативными материалами применительно к каждой конкретной отрасли промышленности. Основные требования на проектирование стационарных и подвижных ленточных конвейеров во взрыво и пожароопасном исполнении регламентированы РТМ 24.093.02—77. Для работы в этих средах разрабатываются специально пожаро и взрывобезопасные конструкции конвейеров.

Влияние температуры окружающей среды характеризуется температурным коэффициентом β, %, показывающим в процентах отношение продолжительности времени t движения ходовой части конвейера в зоне предельных температур (например, в сушильной или охладительной камерах) ко времени цикла ТЦ полного кругооборота ходовой части конвейера:

Температурный коэффициент характеризует циклограмму воздействия температуры окружающей среды на ходовую часть конвейера в каждом цикле ее движения.

При выборе расчетных коэффициентов и анализе эксплуатационных данных необходимо учитывать режим работы и группу производственных и температурных условий окружающей среды.

2.3. Статические и динамические нагрузки

Статические нагрузки. В процессе эксплуатации конвейера со сложной трассой, имеющей подъемы и спуски, возможны следующие варианты загрузки конвейера:

- ВН-1 — нулевая загрузка (холостой ход); - ВН-2 — нормальная загрузка, обеспечивающая заданную плановую производительность с той или иной неравномерностью, которая обусловлена неравномерностью подачи груза и наличием некоторого резерва; - ВН-3 — наибольшая загрузка по полной пропускной способности грузонесущего элемента или по наибольшей производительности загрузочного устройства; - ВН-4 — максимальная прерывистая загрузка, когда все участки трассы загружены полностью, а участки спусков не загружены (вариант максимального натяжения тягового элемента); - ВН-5 — минимальная прерывистая загрузка, когда загружены только участки спусков (наиболее вероятно — один спуск наибольшей высоты), а вся остальная часть трассы конвейера не загружена (условие возникновения минимального вплоть до нулевого и отрицательного натяжения и самопроизвольного движения ходовой части под воздействием спускающегося груза).

Для конвейеров с прямолинейной трассой, не имеющих подъемов и спусков, варианты загрузки ВН-4 и ВН-5 исключаются. Загрузка элементов конвейера по вариантам ВН-3 и ВН-5 обычно ограничивается при фрикционном приводе запасом сцепления ленты с барабаном, а при приводе с зацеплением предохранительным устройством (например, срезным пальцем) и реле максимальной защиты электродвигателя.

Сложную трассу с подъемами и спусками могут иметь следующие конвейеры: ленточные, пластинчатые, подвесные всех видов, тележечные, ковшовые, люлечные, скребковые (с круглыми и фасонными скребками).

Прямолинейную трассу имеют ковшовые элеваторы, штанговые, шагающие, вибрационные и другие конвейеры подобного типа.

Время действия рассмотренных вариантов загрузки различно: ВН-1, ВН-2 — большой промежуток времени, состоящий из многих циклов; ВН-3 — предельно возможный в течение одного-двух циклов; ВН-4, ВН-5 — весьма кратковременные. Доставляющие сравнительно малую часть одного цикла, их можно рассматривать как пиковые нагрузки.

Продолжительность действия варианта ВН-4 или ВН-5 равна:

Основным расчетным вариантом загрузки конвейера для определения расчетного натяжения тягового элемента и мощности двигателя принимается вариант ВН-2 с учетом коэффициента возможной перегрузки, обеспечивающего заданную плановую производительность при возможной неравномерности подачи груза и неполного использования рабочего времени.

Расчетная линейная нагрузка от транспортируемого груза на 1 м длины конвейера определяется по следующей формуле:

Динамические нагрузки. Движение ходовой части конвейера (тягового и грузонесущего элементов с грузом) имеет периоды неустановившегося и установившегося движения. Периоды неустановившегося движения кратковременные, состоят из периодов пуска конвейера (трогание с места и разгон всех движущихся масс до поминальной скорости) с определенным ускорением и остановки конвейера с соответствующим замедлением. Период установившегося движения — длительный период движения ходовой части с постоянной скоростью.

Конвейер представляет сложную динамическую систему масс, соединенных другими связями (лентой, цепью). При включении двигателя привода упругие связи реформируются и в системе конвейера возникают колебания, появляются динамические нагрузки на элементы конвейера.

Основное условие снижения пускового динамического усилия — увеличение времени пуска и, как следствие этого, снижение пускового ускорения движущихся масс.

Приближенно максимальное натяжение Smax тягового элемента при пуске конвейера можно определить по упрощенной формуле:

Коэффициент сопротивления движению ходовой части равен:

Время пуска конвейера, обусловленное электросхемой и пусковой характеристикой приводного электродвигателя:

Для электродвигателя с короткозамкнутым ротором, включаемого непосредственно в сеть без пускового устройства, значение Mср.п принимается по каталогу электродвигателей. Для электродвигателя с фазным ротором,включаемого в сеть через пусковое устройство (роторную станцию или тиристорное устройство), значение Мср, И выбирается таким образом, чтобы было выдержано условие:

Обычно соответствующим подбором параметров пускового устройства принимают Мср.п = (1,2/1,5)Мст:

У конвейеров, тяговым элементом которых служит цепь (одна, две), динамические нагрузки возникают и при установившемся движении из-за изменения размера ведущего радиуса приводной звездочки в процессе ее вращения (так называемая «динамика цепного привода»). Значения этих нагрузок зависят главным образом от числа зубьев приводной звездочки z и скорости движения цепи ν. При z = 13/20 и ν ≤ 0,3 м/с эти нагрузки сравнительно незначительны и учитываются соответствующим коэффициентом при выборе запаса прочности цепи.

2.4. Выбор коэффициентов запаса прочности тяговых элементов

Коэффициентом запаса прочности пn называют отношение разрушающей нагрузки FР к допускаемой нагрузке FДОП для данного типа тягового элемента:

Допускаемая нагрузка с учетом коэффициента запаса прочности больше или равна расчетной нагрузке на тяговый элемент.

Принятый запас прочности должен обеспечить надежную, безопасную и долговечную работу конвейера в реальных конкретных условиях его эксплуатации.

Расчетный коэффициент запаса прочности резинотканевой ленты на разрыв определяется по формуле:

kT - коэффициент конфигурации трассы конвейера (принимается в зависимости от профиля трассы: для горизонтальной - 1,0; для наклонной прямолинейной - 0,90; для наклонно-горизонтальной (сложной) - 0,85); kСТ - коэффициент стыкового соединения концов ленты (принимается в зависимости от типа стыка: для вулканизированного - 0,90-0,85; для металлических скоб и шарниров - 0,50; для соединения заклепками - 0,40-0,30); kПР - коэффициент неравномерности работы прокладок; принимается в зависимости от количества прокладок:

Выбранная лента по прочности должна удовлетворять условию: FP / nП ≤ F'доп.

Графики расчетного запаса прочности ленты приведены на рис. 2.1.

Расчетный коэффициент запаса прочности на разрыв резинотросовой ленты при вулканизированном стыке равен:

Выбранная лента должна удовлетворять условию FР/ВnП ≤ F'ДОП , где В - ширина ленты, мм; F'ДОП - допускаемая нагрузка на 1 мм резинотросовой ленты.

Расчетный коэффициент запаса прочности на растяжение по несущей способности цепи определяется по формуле:

,где n'П.НОМ- номинальный коэффициент запаса прочности для цепи термообработанными деталями (при расчете по нагрузкам установившегося движения n'П.НОМ = 5, при поверочных расчетах по пусковым нагрузкам n'П.НОМ = 3);

kО- коэффициент ослабления расчетного сечения деталей цепи (при предельно допускаемом износе kО = 0,8/0,9, для вилчатых цепей скребковых конвейеров kО = 0,5);

kДИН -коэффициент динамических нагрузок, принимается в зависимости от скорости

Коэффициент запаса прочности по выносливости цепи равен :

,где nу = 2,5/З- коэффициент запаса прочности по усталости в зависимости от режима работы и производственных условий; kД - коэффициент долговечности,приводящий максимальное действующее напряжение к эквивалентному в соответствии с фактическим режимом действия напряжения по времени; с1 - коэффициент соотношения предела выносливости для симметричного цикла σ-1 к временному сопротивлению при разрыве σВ; с1 = σ-1 / σВ = 0,33/0,40; с2 - коэффициент концентрации напряжения, масштабного фактора и состояния поверхности, с2 = 2,0/2,5; r - коэффициент асимметрии цикла, характеризующий отношение максимального и минимального напряжений в наиболее напряженной детали цепи в периуде цикла (например, для подвесных конвейеров r = 0,10/0,25).

Коэффициент долговечности равен:

,где kуп- коэффициент упрочнения материала; kср - коэффициент срока службы (при 60ТсрNц < N0 принимают kcp = 1);

kп.н - коэффициент переменности на грузки;

Тср - заданный расчетный срок службы цепи; обычно принимают Тср = 3 • 104 ч (около 5 лет работы в три смены);

NЦ - число циклов изменения напряжений за один кругооборот цепи по трассе конвейера, мин, Nц = 1/Tц;

N 0 - базовое число циклов до разрушения деталей цепи;

σi - напряжение в детали цепи в i-м промежутке цикла, МПа;

σmax - максимальное напряжение в детали цепи в цикле при варианте загрузки ВН-2, МПа;

ti - время действия напряжения σi, мин.

При N0 = 106 и Tср = 3 • 104 имеем kср = 1,216 3√1/TЦ. Для общий график изменения напряжений за цикл, включая и пиковые напряжения, например, на вертикальных перегибах у подвесного конвейера, разделяется на отдельные прямоугольные ступени с напряжениями σ1, σ2, ..., σn и временем действия t1, t2, ..., tn (рис. 2.2). Количество ступеней зависит от общей конфигурации диаграммынапряжений. Для наклонных участков целесообразно выбирать ступени так, чтобыразница в напряжениях смежных ступеней не превышала 15%.

Для конвейеров, расположенных в одной плоскости с прямо пропорциональным распределением напряжений в деталях цепи, вместо диаграммы напряжений можно пользоваться диаграммой натяжений цепи и по ней выполнять расчет. Допускаемое натяжение цепи по износу Sдоп, Н, обеспечивающее долговечную ее работу, определяют по приближенной формуле:

,где А - площадь соприкосновения деталей шарнира, мм2;

р - допускаемое давление в шарнире цепи , МПа (табл. 2.7).

Более точный расчет необходимо выполнять по эквивалентному удельному давлению, так как на замкнутом контуре трассы усилия в шарнирах изменяются по величине от некоторого минимума до максимума. Окончательный типоразмер выбирается из сравнения расчетов на прочность, выносливость и износ. Для цепей без термообработки допускаемое давление значительно понижается.

2.5. Материалы для элементов конвейеров

Выбор материалов для элементов конвейеров должен обеспечить удовлетворение требованиям прочности, долговечности и минимальной массе изделия. Требование снижения массы и применение передовой малоотходной технологии в значительной степени уменьшило использование в современных конструкциях конвейеров чугунного и стального литья, потребовало широкого применения штамповки, ковки, периодического проката, тонкостенных гнутых профилей. Значительная часть конструкций конвейеров (опорные рамы, станины, барабаны и т.п.) выполняются сварными при помощи электродуговой сварки.

Сварные конструкции наряду с большими достоинствами (высокой технологичностью, широкими возможностями автоматизации, отсутствием ослабляющих отверстий и т.п.) имеют и серьезные недостатки: повышенную склонность к усталостному разрушению при знакопеременном цикличном нагружении и при низких температурах окружающей серды; возможность коробления (деформирования) в процессе сварки и возникновения остаточных деформаций. Эти недостатки необходимо учитывать при проектировании сварных конструкций.

Попытки широкого применения пластических масс не увенчались успехом вследствие их малой механической прочности, хрупкости и недостаточной надежности, по этому конвейеростроении наибольшее распространение получили стали различных в марок. Примеры применения материалов для характерных деталей и комплексов конструкций конвейеров приведены в табл. 2.8.

Выбор марки материала определяется действующими усилиями и ответственностью назначения машины. Особую группу составляют резинотехнические изделия конвейерные ленты, детали уплотнений, упругие элементы вибрационных конвейеров. прокладки и т. п. Они изготовляются из материалов, указанных в ГОСТ 20-76 и соответствующих технических условиях, и поставляются готовыми комплектами.

Для конструкций конвейеров, работающих в условиях низких температур (до -400 и -650 C, исполнение ХЛ), необходимо применение низколегированных сталей классов С44/29 и С46/33, марок 09Г2-12 (ГОСТ 19282-73), 09Г2-15 (ГОСТ 19281-73), 15ХСНД-15 (ГОСТ 19282-73) и другие спокойной плавки с гарантированными значениями ударной вязкости и повышенной стойкости в среде низкой температуры и атмосферной коррозии.

При работе конвейера в условиях жаркого и влажного тропического климата вредное воздействие на элементы конвейера оказывает также окружающая биологическая среда (наличие плесени, микроорганизмов, насекомых и т. п.), Эти особенности должны быть обязательно учтены при выборе сорта текстильных, резиновых, изоляционных и других материалов и покрытий.

2.6. Основные вопросы надежности

Терминология по надежности установлена в ГОСТ 13377-75, который определяет надежность как свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Для повышения надежности машин непрерывного транспорта необходимо решить комплекс различных проблем, включающих создание материалов с необходимыми физико-механическими свойствами, совершенствование технологии изготовления, сборки, контроля и регулировки машин, совершенствование методов расчета и проектирования металлоконструкций, приводов и машины в целом, а также повышение надежности лент, цепей и средств автоматики.

В зависимости от назначения машин можно по-разному оценивать их показатели надежности. Для машин непрерывного транспорта важна безотказность их работы в течение заданного времени. Таким образом, основным показателем этих машин является вероятность их безотказной работы Р(t)в течение заданного интервала времени t = Т. Значение Р(t)как всякой вероятности, находится в пределах 0 ≤ P(t) ≤ 1 и выбирается в зависимости от класса надежности изделий:

При обычных требованиях к надежности задаются ресурсом изделия Tр или cроком службы Тсл. В этом случае о безотказности изделия судят непосредственно по значению Р(t), где t = Tр = Тсл. Например, если вероятность безотказной работы конвейера в течение 1000 ч равняется 0,95, то это значит, что только около 5% конвейеров этой модели потеряют работоспособность раньше, чем через 1000 ч работы.

По данным Львовского проектно-конструкторского института конвейеростроения при испытании в течение 4000 ч серийного образца грузонесущего конвейера типа ГН100Р наработка на отказ составила 384 ч, а среднее время ликвидации отказа - 1,14 ч.

Безотказность ленточных и цепных конвейеров во многих случаях определяют сроки службы лент и цепей, зависящие от большого числа факторов.

Долговечность конвейерных лент зависит от длины конвейера и скорости движения ленты, материала основы ленты, толщины и свойств резины и обкладок, от транспортируемого груза, погрузочных и разгрузочных устройств, а также от условий эксплуатации.

Средние сроки службы конвейерных лент в зависимости от условий эксплуатации, вида транспортируемого груза, типа ленты, ее длины и скорости нормирует ГОСТ 20-76 для лент общего назначения и морозостойких (табл. 2.9). Однако эти данные носят справочно-рекомендательный характер, так как не учитывают ряда важных факторов.

Институтом Гипроникель на основе обработки большого числа данных разработана формула для определения сроков службы лент ТСЛ, ч, при транспортировании рядовой горной массы:

, где В- ширина, м;

d - толщина рабочей обкладки, мм;

β - угол наклона кон вейера, ...о;

L - длина конвейера, м;

а - средний линейный размер кусков, м;

t - коэффициент крепости транспортируемой породы по Протодьяконову;

р - плотность груза в целике, т/м 3;

h - высота падения груза на ленту при загрузке; м;

k1 - коэффициент конструкции тканевого каркаса ленты (для прокладок изхлопчатобумажного бельтинга-1,2; с нейлоновой основой - 1,4; с тросовой основой 1,4-1,5);

k2 - коэффициент качества обкладок лепты (с обычным резиновым покрытием- 1; с износоустойчивыми обкладками- 1,8-2,0);

k3 - коэффициент упругости опор (жесткие- 1;упругие- 1,2-1,25);

k4 - коэффициент места и характера установки (на поверхности:стационарная- 1, передвижная - 0,6; в шахте: стационарная - 0,5; передвижная - 0,3);

k5 - коэффициент, учитывающий предварительную подсыпку мелочи на ленту при транспортировке рядовой руды (приотсутствии подсыпки - 1; при наличии хорошей подсыпки - 2,0-2,5).

Институтом "Гипроруда" рекомендуется формула для определения сроков службы ленты TСЛ,ч, при транспортировании скальных грузов:

,где Q - производительность конвейера, т/ч;

k1, ..., k6 - коэффициенты для расчета срока службы ленты (табл. 2.10).

Институтом УкрНИИпроект предложена формула для расчета срока службы лент, транспортирующих рыхлые вскрышные породы:

, где k1 - коэффициент, учитывающий характер установки и типы роликоопор (соответственно для стационарного и передвижного конвейеров с жестко установленными роликоопорами - 1,0 и 0,95; с подвесными роликоопорами - 1,35 и 1,30);

k2 - коэфициент конструкции каркаса ленты (с сердечником из хлопчатобумажной ткани - 0,9; из химических волокон - 1,0; для резинотросовой ленты - 1,35);

k3 - коэффициент скорости ленты (для скорости ленты νл= 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 м/с соответственно k3 = 1,15; 1,0; 0,9; 0,8);

k4 - коэффициент высоты погрузки (при высоте погрузки 1,0; 2,0; 3,0 м соответственно k4= 1,1; 0,9; 0,7);

k5 - коэффициент, учитывающий угол установки конвейера (при угле установки конвейера 0, 10, 20 соответственно k5 = 1,0; 0,95; 0,9).

Для обеспечения гарантированного срока службы цепи, который обычно равен 10 000-15 000 ч, необходимо достигнуть требуемой износостойкости цепи. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что она пропорциональна давлению в шарнирах, зависит от скорости движения цепи, числа зубьев звездочки, условии смазки, транспортируемой среды, равномерности загрузки и некоторых других факторов. Приблизительные сроки службы различных цепей могут быть определены по следующим формулам, в которые заложены указанные выше критерии (СТ СЭВ 535-77; 1011-78):

, где δt - предельно допустимое увеличение шага цепи, %;

k C - коэффициент смазки и транспортируемой среды (табл. 2.11);

РОП - проекция опорной поверхности шарнира цепи, мм 2;

z - число зубьев звездочки;

kp - коэффициент режима работы L (табл. 2.12);

Fц - рабочая нагрузка цепи, Н;

Lц - длина цепного контура, выраженная в шагах;

νц - скорость движения цепи, м/с;

dц - калибр цепи для круглозвенных цепей, мм;

kц - коэффициент, учитывающий тип цепи и класс прочности;

kd - коэффициент проекции шарнира.

Различают два вида предельно допустимого увеличения шага цепи: по потере прочности шарнира δШ и по нарушению зацепления цепи со звездочкой δЦ. Предельно допустимое увеличение шага цепи δt; определяют как меньшее значение из двух δШ или δЦ и принимают в качестве расчетного, %:

, где dЦ - калибр цепи, диаметр валика или калибр звена, мм;

tЦ - шаг цепи, мм;

ht - высота зуба, измеренная от шаговой линии (хордальная), мм;

z - число зубьев звездочки;

λ - геометрическая характеристика зацепления (λ = tЦ/DЦ, где DЦ - диаметр элемента зацепления цепи (втулки, катка, ролика), мм);

FР - разрушающая нагрузка, Н.

Коэффициент kЦ учитывающий тип и класс прочности, определяется по формуле:

Коэффициент проекции шарнира равен kd = 0,3 √dЦ.

Характеристикой безотказности установки может служить параметр потока отказов ω - среднее число отказов (наработка на отказ), возникающих за единицу времени, т.е. отношение суммарной длительности работы изделия к числу отказов, возникших за этот период.

Показателем, характеризующим долговечность машины, является коэффициент технического использования kТ.И, и который равен отношению времени работы машины за некоторый период эксплуатации к времени работы машины за этот же период с учетом продолжительности ремонтов. Коэффициент технического использования является безразмерной величиной (0 < kT.И < 1) и численно равен вероятности того, что в данный произвольно взятый, момент времени машина работает, а не ремонтируется.

Основным показателем долговечности изделия следует считать коэффициент долговечности kд, который характеризует период полной эксплуатации изделия, равен коэффициенту kТ.И взятому за период полной эксплуатации, и определяется по формуле:

, где τi- продолжительность ремонта i-й детали (сборочной единицы);

Ti - срок службы до отказа i-й детали (сборочной единицы).

Коэффициент kД зависит от суммы относительных ремонтных потерь, которая определяется по следующей формуле:

, где i = 1, 2.., n. Например, для системы подвесных конвейеров целесообразно иметь kТ.И = 0,98/0,96, а для отдельных конвейеров, входящих в систему, - kТ.И = 1,0/0,975и наработку на отказ не менее одной рабочей недели для замены отказавшей детали в межсменный период.

Экономическим показателем надежности kЭ может служить сумма затрат, связанных с изготовлением и эксплуатацией машины, отнесенная к длительности ее эксплуатации.

Следует стремиться к минимальному значению показателя kЭ за счет рационального распределения капиталовложений между сферой производства и эксплуатацией. Однако при прочих равных условиях, чем дешевле изделие, тем больше затрат приходится на его эксплуатацию, поэтому во многих случаях с экономической точки зрения выгоднее делать изделие более надежным. При проектировании, кроме того, очень важно правильно установить соотношение долговечностей отдельных элементов конвейера на основе технико-экономических соображений и возможностей ремонта. Так, например, в подвесном конвейере замена ходового пути требует полного демонтажа конвейера и его длительной остановки, а замена кареток или тележек производится в межсменный период без нарушения работы конвейера.

При определении вероятности безотказной работы Р(t) сложной системы необходимо расчленить ее на отдельные элементы, для каждого из которых отдельно определяют вероятность безотказной работы. Для этого широко используют структурные схемы, в которых каждый элемент характеризуется своим значением вероятности безотказной работы в течение заданного периода времени.

Наиболее характерен случай, когда отказ одного элемента выводит из строя всю систему. Обычно это имеет место при последовательном соединении элементов (рис. 2.3,а), например, приводы большинства конвейеров подчиняются этому условию.

Так, если в приводе выйдет из строя зубчатое колесо, муфта или электродвигатель то весь привод перестанет функционировать.

На рис. 2.3,б показаны кривые распределения сроков службы f(t) для каждого элемента, которые могут быть получены на основе анализа отказов работы. Площадь:

характеризует вероятность отказа в заданном интервале времени, вероятность безотказной работы будет равна Р(t) = 1 - F(t). Из рисунка видно, что при увеличении периода ТР вероятность безотказной работы ряда элементов, а следовательно, и всей системы уменьшится, так как она равна:

При одинаковых значениях Pi надежность системы будет равна Р(t) = Рin. Из приведенных формул следует, что сложная система, составленная из большого числа элементов, соединенных последовательно, будет обладать малой надежностью. Так при числе элементов i = 10 с одинаковой вероятностью, равной 0,97, вероятность безотказной работы системы будет равна Р(t) = 0,9710 = 0,74.

Теория вероятностей дает ряд законов распределения случайных величин, которые используются для решения задач надежности. Нормальный закон распределения (Гаусса) в ряде случаев можно применять при износе и других постепенных отказах. При асимметричных законах распределения f(t) могут быть использованы законы Вейбулла, Релея, Логарифмически нормальный, экслоненгаальный или гамма-распределения. Основанием для выбора закона служат данные испытаний или сведения об аналогах.

Например, если выход из строя элементов системы связан с внезапными отказами, подчиняющимися экспоненциальному закону,то вероятность безотказной работы таких элементов определяется по формулам:

P1 = e-λ1t ; P2 = e-λ2t ; Pn = e-λnt.

, где λ = 1/ТСР - интенсивность отказов, которые являются обратной величиной cредней наработки до отказа.

Вероятность безотказной работы такой системы будет равна:

Для повышения надежности сложных систем применяют дублирование нагруженных элементов. В этом случае вероятность совместного появления всех отказов F(t) находят пользуясь теоремой умножения:

Например, если вероятность безотказной работы каждого элемента системы Pi = 0,90, а число параллельных элементов n = 3, то Р (t) = 1 - (0,1)3 = 0,999. Таким образом, вероятность безотказной работы такой системы значительно повышается.

3.1. Расчет и проектирование конвейеров

Расчет конвейеров при проектировании проводится в два этапа: предварительный расчет основных параметров конвейерной установки в соответствии с техническим заданием на проектирование и поверочный расчет, определяющий прочность узлов и деталей и соответствие техническому заданию (в процессе поверочного расчета уточняются значения параметров конвейера, определенные в предварительном расчете).

Исходные данные для расчета.Техническое задание на проектирование транспортирующей установки должно содержать характеристику транспортируемого груза, максимальную производительность машины, сведения об условиях работы и схемы трассы транспортирования со всеми необходимыми размерами. В характеристике насыпного груза указывается его наименование, насыпная плотность, род груза (рядовой, сортированный), максимальный размер типичных кусков а' и наибольших кусков amax, влажность, коэффициент внутреннего fв и внешнего f трения, начальное сопротивление сдвигу τ0 процентное содержание максимальных кусков и самых мелких фракций (порошкообразных и пылевидных).

В характеристике штучных грузов указывается их наименование, масса одной штуки, форма и габаритные размеры груза. Кроме того, приводятся сведения об особых свойствах грузов (взрывоопасности, абразивности, острокромчатости, липкости, недопустимости загрязнения, кантования, крошения, ядовитости, высокой температуре и т. п.).

В условия работы включаются следующие сведения: число часов работы в сутки и дней работы в год; место установки (отапливаемое или неотапливаемое помещение, на открытом воздухе и т. п.); пределы колебаний температуры окружающей среды; наличие повышенной влажности, химически активных газов, запыленность воздуха и т.п. Условия работы конвейера описаны в гл. 2, для предварительных расчетов можно использовать табл. 3.1 и 3.2.

При расчете различных конвейеров часть расчетных формул носит общий характер, т.е. одни и те же формулы могут применяться для расчетов отдельных параметров всех или нескольких типов конвейеров. К общим расчетам относятся определение производительности, сопротивлений движению рабочего органа, натяжений тягового органа, динамических усилий в цепи, тягового усилия конвейера, мощности привода и др.

Производительность. Различают производительность массовую Qm (т/ч), объемную Qv (м3/ч) и штучную Qz (шт/ч); эти величины связаны зависимостями:

, где ρ - насыпная плотность, т/м3; mi - масса штучного груза, кг,

Массовая производительность определяется по формуле:

, где ρГ - расчетная линейная нагрузка, или масса груза, отнесенная к 1 м длины груженого участка тягового органа, кг/м; v - скорость движения груза, м/с.

При движении насыпного груза непрерывным потоком постоянного сечения расчетная линейная нагрузка определяется в п. 2.3 или по выражению qГ = 1000 Fρ, где F - площадь сечения потока насыпного груза, м2.

При движении груза отдельными частями расчетная линейная нагрузка равна qГ = miT, где Т - расстояние между последовательными порциями насыпного груза или штучными грузами, м.

Если отдельная порция груза состоит из i единичных грузов массой m', то mi = im'i.

Объемная производительность равна:

Штучная производительность равна:

При заданной производительности Q2 (шт./ч), или Qm (т/ч) шаг T (м) подвесок, люлек или полок конвейеров для штучных грузов определяется по формуле:

Полученный расчетом шаг Т проверяется на проходимость при огибании звездочек и на подъёмах по условию T ≥ Tmin.

В горизонтально-замкнутых конвейерах Tmin определяется из условия, чтобы подвески не задевали друг друга при обходе звездочек (рис. 3.1, а):

, где RО - радиус начальной окружности звездочки;

bЛ - ширина люльки;

Δmin - минимальный зазор между подвесками.

В вертикально-замкнутых конвейерах Tmin определяется из условия, чтобы люльки не задевали одна за другую при огибании цепью звездочек (рис. 3.1,б):

, где hЛ - высота люльки; угол βt определяется из условия: sin βt = H / RО - 1.

На наклонных участках трассы конвейеров (рис. 3.1,в) наименьший шаг между осями подвесок проверяется по условию свободной проходимости:

, где lmах - максимальная длина подвески с грузом;

βk - угол наклона трассы к горизонтали (βk ≤ 45°).

На вертикальных участках (рис. 3.1,*г)* Tmin = hП + Δmin, где hП - максимальная высота подвески.

Если насыпной груз перемещается в ковшах, то расчетная линейная нагрузка определяется по формуле:

, где VK - вместимость ковша, л;

ψ - коэффициент использования вместимости ковша;

ТК - шаг между ковшами, м.

При заданной производительности Qm (т/ч) относительная вместимость ковшей Vq = VК / TК (л/м) определяется по формуле:

Производительность пассажирских конвейеров Q Zопределяется по формуле:

где В - ширина ленты или пластинчатого пастила, м;

v - скорость ленты или пластинчатого настила, v = 0,35 / 0,95 м/с;

zП - количество пассажиров на 1м2.

Производительность Qm устройств циклического действия определяется по формуле:

, где mП.Г - масса перемещаемого груза за один цикл, кг;

ТЦ - продолжительность цикла, с.

Масса груза, перемещаемого одним несущим органом конвейера (например тележкой), определяется по формуле mП.Г. = QТk'Q, где QТ - грузоподъемность тележки, кН; k'Q- коэффициент использования грузоподъемности, кг/кН. При перевозке массивных поковок, листового материала и проката k'Q = 0,8 / 1,0 кг/кН; при перемещении тонкостенного литья, пластмассовых деталей и т.п. k'Q = 0,1 / 0,2 кг./кН.

Продолжительность цикла ТЦ, с, вычисляется по формуле:

, где LП - длина пути за один цикл в одну сторону, м;

vП, vГ - скорости движения тележки с грузом и порожняком соответственно, м/с;

ТДОП - дополнительное время (разгон, торможение тележки, подъем и опускание платформ толкающих конвейеров, выполнение технологических операций при поточном производстве и др.).

Для тележек, загружаемых и разгружаемых вручную, дополнительное время включает время на загрузку и разгрузку:

, где t - относительное время, затрачиваемое одним рабочим на погрузку 1 кг груза, t = 9 с/кг;

х1, х2 - число рабочих в пунктах загрузки и разгрузки соответственно;

k' - коэффициент простоев, обычно k' = 0,75 / 0,9.

Если несущие органы (например, тележки) перемещаются составом zТ шт., то производительность транспортной установки соответственно повышается, т.е.:

Производительность загрузочных устройств конвейеров. Производительность конвейеров зависит от производительности их загрузочных устройств, в качестве которых используются погрузчики, скреперы и подвесные пути.

Производительность одноковшевых и вилочных погрузчиков определяется по формуле (3.12), причем для ковшевых погрузчиков:

, где k'' - коэффициент наполнения ковша, равный: для влажного песка и гравия k'' = 0,55 / 0,75; для щебня k'' = 0,50 / 0,65; для котельного шлака k'' = 0,8/1,1 (k'' = 1,1при загрузке выше кромок ковша).

1. 30; при боковой разгрузке ковша -
2. 40; при передней разгрузке ковша -
3. 80. Для вилочного погрузчика ТДОП = 40 / 50 с.

Для погрузчиков ТДОП в общем случае складывается из времени: захвата груза рабочим органом (5 - 10 с), отдачи груза (4 - 8 с), перемещения рабочего органа в транспортное положение (5 - 7 с), подъема рабочего органа до разгрузочного положения (6 - 10 с) и суммарного времени на переключение рычагов управления (10 - 15 с).

Производительность скреперной установки определяется по формулам (3.12) - (3.14), причем под VК понимается вместимость скрепера, а коэффициент наполнения k'' принимается равным: при руде крупнокусковой плохосыпучен k'' = 0,5 / 0,7 и легкосыпучей k'' = 0,6 / 0,9; при перемещении угля k'' = 0,9 / 1,0.

Под ТДОП в формуле (3.13) при расчете скреперных установок понимается время с учетом пауз, принимаемое равным 10-20 с. Длина скреперования LП принимается в среднем равной 2/3 максимальной длины хода скрепера.

Производительность подвесных путей определяется по формуле (3.12), причем для расчета ТЦ принимают k' = 0,4 / 0,8.

Время ТДОП при расчете продолжительности рейса по формуле (3.13) определяется по формуле ТДОП = t1 - t2, где t1 = 20/30 с - время загрузки тележки: при разгрузке на конвейер в одном пункте время разгрузки t2 = t1, а при раздаче грузов по нескольким пунктам t2 = 35/60с.

Расчет пропускной способности загрузочных и выпускных отверстий. Производительность волочащих конвейеров зависит от пропускной способности их загрузочных и выпускных отверстий.

Пропускная способность загрузочного отверстия определяется по формуле:

, где vСР - средняя скорость истечения насыпного груза из отверстия, м/с;

АЭФ - эффективная площадь отверстия истечения, м2.

Для легкосыпучих грузов (таких, как, например, сухой песок) расчет скорости истечения вертикальной струей vСР (рис. 3.2) ведется по формуле:

, где λ - коэффициент истечения;

RГ - гидравлический радиус отверстия истечения, RГ = AЭФ / LО;

LО - периметр выпускного отверстия, определяемый с учетом размеров типичных кусков насыпного груза, м.

Эффективная площадь отверстия истечения AЭФ определяется с уметом размера типичных кусков насыпного груза а' по следующим формулам:

для отверстий различной формы гидравлический радиус определяется по следующим формулам:

, где bЩ - ширина щели.

Вид расчетных формул скорости истечения связных насыпных грузов зависит от гидравлического радиуса отверстия истечения RГ по сравнению с критическим радиусом определяемым по формуле RКР = τ0fВ / 0,18, где τ0 - начальное сопротивление сдвигу; fВ - коэффициент внутреннего трения. Если RГ ≥ RКР, то средняя скорость истечения определяется по формуле:

Если RГ < RКР, то:

Коэффициент истечения λ равен 0,55 - 0,65 для легкосыпучих зернистых и порошкообразных грузов, не содержащих пылевидных фракций в большом количестве (например, речной песок и сортированный гравий, промытый и высушенный сортированный уголь, а также хлебные зерновые грузы - пшеница, овес и т. п.). Крупнозернистые и кусковые рядовые грузы с кусками неправильной формы в сухом состоянии имеют коэффициент истечения λ = 0,3 / 0,5, причем меньшие значения относятся к грузам, содержащим в большом количестве мелкие фракции (порошкообразные и пылевидные), а также к грузам с острокромочным кусками. Коэффициент истечения равен 0,2 - 0,25 для пылевидных, а также порошкообразных, зернистых и мелкокусковых грузов с большим содержанием пылевидных фракций влажных порошкообразных грузов. Влажность сортированных кусковых и зернистых грузов снижает коэффициент истечения незначительно.

Если струя груза направлена под углом β к горизонтали (рис. 3.2,б), то скорость истечения определяется по формуле:

где vСР - скорость истечения вертикальной струей, определяемая по формулам (3.16) и (3.18), причем гидравлический радиус RГ вычисляется для условного отверстия истечения, являющегося проекцией действительного отверстия cd на плоcкость сf, перпендикулярную к направлению струи.

Для кусковых грузов наименьший размер загрузочных отверстий конвейеров опредеделяется по формуле:

, где k0'' = 4/5 - для рядовых грузов и k0'' = 5/6 - для сортированных грузов. Для плохосыпучих грузов наименьший размер отверстия вычисляется по формулам, приведенным в табл. 3.3, где kЗ - коэффициент запаса, k3 = 1,5 / 2,0; φ - угол внутреннего трения.

Для плохосыпучих кусковых грузов также должно удовлетворяться условие (3.20).

Длина выпускных отверстий волочащих конвейеров вычисляется по формуле:

где vЗ - скорость движения волочащего элемента вдоль конвейера;

b O - ширина отверстия, обычно близкая к ширине желоба конвейера;

tЭ - шаг тягового элемента (цепи, отверстий в перфорированной ленте);

А 1 - площадь проекции рабочего элемента, погруженного в транспортируемый материал, на плоскость разгрузочного отверстия на длине одного шага tЭ;

h- высота слоя насыпного груза в желобе горизонтальных и пологонаклонных конвейеров или наименьший размер желоба в свету вертикальных и крутонаклонных конвейеров.

Формулы поверочного расчета производительности конвейеров. Опыт показывает, что при перемещении насыпного груза лентой или пластинчатым настилом свободная поверхность груза в поперечном сечении представляет параболу (рис. 3.3) высотой h:

, где bТ - ширина сыпучего тела на несущем органе; α'Н - угол насыпки материала.

При ориентировочных расчетах принимают α'Н = k''ПαН, где αН - угол естественного откоса насыпного груза; k''П - коэффициент пропорциональности, принимаемый в пределах 0,5 - 0,6.

При поверочных расчетах производительности за проектированных конвейеров угол определяется по формуле tg α'Н = kα tg α', где kα - поправочный коэффициент по табл. 3.4; α' - угол откоса груза на колеблющейся плоскости [11] .

При волочении насыпного груза сплошным потоком в желобе прямоугольного сечения (рис. 3.4) производительность (т/ч) определяется по формуле:

, где kQ - геометрический коэффициент производительности, учитывающий, что часть объема желоба занята волочащим органом;

kv - скоростной коэффициент производительности, учитывающий, что средняя скорость движения груза vСР меньше, чем скорость тягового органа v (kv = vСР / v );

kУ - коэффициент уплотнения насыпного груза, kУ = 1,08 / 1,28;

bЖ - ширина желоба, м;

hС - высота слоя материала, м;

v- скорость движения тягового органа, м/с.

Геометрический коэффициент производительности kQ вычисляется по формуле:

,где mО - масса 1 м рабочих органов, погруженных в транспортируемый материал, кг/м;

ρ' - плотность материала рабочего органа, кг/м3.

Наибольшая высота слоя груза в желобе волочащего конвейера определяется предельной высотой насыпки hН (рис. 3.4) груза над волочащим органом (целью, лентой), вычисляемой по формуле:

, где с' - коэффициент сцепления груза с волочащим органом;

β - угол наклона конвейера к горизонтали (при транспортировании вверх перед tg \f1в\f0 ставится знак минус , а при спуске груза - знак плюс);

nб - коэффициент бокового давления груза на стенки желоба (24);

fГ - коэффициент трения груза о стенки желоба.

При движении насыпного груза внутри круглой трубы диаметром Dпроизводительность равна:

, где ψ - коэффициент заполнения.

Производительность транспортирующих машин, перемещающих насыпной груз способом волочения отдельными порциями (скребковые и скребково-ковшовые конвейеры), зависит от размера тела волочения, перемещаемого с помощью рабочего органа.

При волочении насыпного груза по желобу отдельными порциями (рис. 3.5) масса тела волочения mi определяется для легко сыпучих грузов по формуле:

, где hТ - высота тела волочения,м.

Для плохосыпучих грузов mi вычисляется по формуле:

, где h0 - высота свободно стоящей вертикальной стенки связного cыпучего тела (11). Формула (3.28) действительна при hТ > h0; при hТ ≤ h0 расчет проводят по формуле:

Линейная масса mГ при движении груза определяется по следующим формулам:

, где hб = ψhЖ; ψ - коэффициент заполнения, ψ = 0,65/0,75; hЖ - высота желоба.

Высота параболического сегмента h(рис. 3.3) определяется по формуле:

, где kα - коэффициент по табл. 3.4; Ф - коэффициент, учитывающий вибрации ленты (11).

Угол естественного откоса:

При подсчете Ф ускорение j определяется по формуле:

, где v - скорость полотна;

r - радиус эксцентриситета опорных роликов транспортирующего полотна (биение роликов);

DР - диаметр поддерживающих роликов. Предельное значение ускорения jПР определяется при h = 0. Подставляя в формулу (3.33) h = 0 и решая это уравнение относительно Ф, получают предельное значение:

Предельное значение jПР = 3g√ФПР / (1 + ФПР). Формула (3.33) действительна при j ≤ jПР. Если j > jПР, то h = 0.

При скольжении груза по прямоугольному желобу (см. рис. 3.3) линейная масса вычисляется по формуле:

, где k Q - геометрический коэффициент производительности (3.24);

kУ - коэффициент уплотнения, kУ = 1,1 / 1,3.

Наибольшая высота насыпного груза над рабочим элементом в желобе конвейера с неподвижными бортами определяется по формуле (3.25).

Для конвейеров с погруженными скребками, а также для пластинчатых конвейеров с неподвижными бортами и волнистым глубоким или коробчатым настилом, коэффициент сцепления груза с тяговым органом определяется по формуле:

, где ξ = 0,6 / 0,8 - эмпирический коэффициент. При расчете с значеннем hП задаются предварительно.

Для пластинчатых конвейеров с неподвижными бортами и плоским настилом или лентой с = ξfГ, где fГ - коэффициент трении груза о настил.

При перемещении груза в ковшах:

Выбор наивыгоднейшего расположения привода и натяжного устройства. Основным критерием выбора наивыгоднейшего места привода является достижение минимального значения наибольшего натяжения гибкого органа из всех возможных вариантов установки привода. Уменьшение натяжения гибкого органа экономически выгодно, так как при этом снижаются капитальные затраты на гибкий орган и поворотные устройства, уменьшается износ последних. При сравнении вариантов с одинаковым расчетным натяжением цепи предпочтение отдается тому, при котором потери на местные сопротивления поворотных устройств минимальны, поскольку при этом будут минимальны также тяговые усилия конвейера и затраты энергии. Таким образом, наивыгоднейшее место расположения привода определяется двумя условиями:

• расчетное натяжение Smax должно быть наименьшим из всех возможных вариантов расположения привода;
• суммарные потери тягового усилия на перегибах тягового органа должны быть минимальными из всех возможных вариантов.

Первое условие выполняется при наличии второго и при натяжении гибкого органа в точке сбегания с приводного элемента SCБ, возможно близком минимально допустимому Smin. В идеальном случае SСБ = S min. У конвейеров без вертикальных и крутонаклонных участков это равенство может быть выполнено при размещении привода в любой точке трассы. У конвейеров, содержащих только горизонтальные и пологонаклонные участки, оба условия выполняются при расположении привода в начале груженого участка тягового органа. У конвейеров, содержащих круто- наклонные и вертикальные участки, место наивыгоднейшего расположения привода определяется путем расчета по точкам, который выполняют начиная с нижней точки порожнего крутонаклонного или вертикального участка гибкого органа, где задаётся минимальное натяжение Smin.

Если конвейер не имеет вертикальных и крутонаклонных участков трассы, то определение наивыгоднейщего места привода производится путем построения диаграммы натяжений гибкого органа.

Натяжное устройство предпочтительно располагать в точке минимального натяжения гибкого органа.

3.2. Общий порядок тягового расчета

Тяговый расчет включает определение сопротивлений на отдельных участках, натяжения гибкого органа в характерных точках трассы и расчет тягового усилия.

Определение сопротивлений. При расчете сопротивлений конвейера с гибким тяговым органом исходными являются линейные расчетные нагрузки от транспортируемого груза qГ и тягового органа qТ.О.

Сопротивление силы тяжести груза и рабочего органа при высоте H i рассматриваемого участка трассы конвейера определяется по формуле:

, где знак "+" берется в случае, если рабочий орган движется вверх, и знак "-" - вниз.

Сопротивление стационарных роликовых опор вычисляется по формуле:

, где qР - расчетная линейная нагрузка от вращающихся частей роликоопор, даН/м; qР = mР / lP; mР - масса вращающихся частей одной роликоопоры, кг;

lР - расстояние между роликоопорами, м;

LГ - горизонтальная проекция длины рассматриваемого участка конвейера, м;

ω - коэффициент сопротивления па данном участке конвейера. При расчете сопротивления роликоопор холостой ветви принимают qГ = 0.

Сопротивление ходовых катков определяется по формуле:

, если ходовые катки движутся вместе с рабочим органом.

Коэффициент сопротивления ходовых катков определяется по формулам:

, где μ1 - коэффициент трения в цапфах; при установившемся режиме и подшипниках скольжения с жидкой смазкой μ1 = 0,15 / 0,2, с консистентной смазкой μ1 = 0,15 / 0,25; при подшипниках качения μ1 = 0,01/0,06 в зависимости от запыленности помещения; при пусковом режиме принимают значение μ1в 1,5 раза больше;

d - диаметр цапфы или втулки цепи, на которых посажены ходовые катки;

k -коэффициент трения качения роликов по направляющим в см (обычно для стальных катков и направляющих k = 0,05 / 0,2 см);

ω 1 - коэффициент сопротивления в ребордах катков (обычно ω1 = 1,1 / 1,4);

DК - диаметр ходового ролика (катка), мм;

Ω - угол наклона к горизонтали полок двутавра или швеллера, Ω = 5° 43';

bК-ширина рабочей части катка;

μН- коэффициент трения скольжения; для металлических катков и рельсов μН = 0,25 при хороших условиях работы и μН = 0,45притяжелых условиях.

У конвейеров с подвесками или люльками на кронштейнах ( рис. 3.1,г) в зонах наклонных и вертикальных участков трассы возникают дополнительные сопротивления под действием моментов сил тяжести груза, подвески и кронштейнов. Силы давления катков (рис. 3.6) на направляющие РКопределяются по формуле:

, где mЗ, mК - массы подвески с грузом и кронштейна соответственно;

a3, a4 - плечи сил;

b3 - расстояние между катками.

Сопротивление неподвижных направляющих в случае скольжения гибкого органа по неподвижным направляющим определяется по формуле:

,где qЦ - нагрузка от гибкого органа;

L 'Г - длина горизонтальной проекции участка скольжения;

fЦ - коэффициент трения между гибким органом и направляющей. При скольжении стальных цепей по стальным направляющим и слабой смазке или без смазки принимают fЦ = 0,25 / 0,35.

В случае движения штучного груза по неподвижным горизонтальным направляющим сопротивление определяется по формуле:

,где mi - масса штучного груза;

ωГ - коэффициент сопротивления движению груза, зависящий от вида опорных элементов.

Сопротивление перемещению груза и тягового органа горизонтальных и пологонаклонных волочащих конвейеров вычисляется по формуле:

, где qО - линейная масса тягового органа;

ω - коэффициент сопротивления опорных элементов тягового органа;

ωЖ - коэффициент сопротивления желоба.

При движении насыпного груза в горизонтальном или пологонаклонном желобе коэффициент сопротивления определяется по формуле:

, где fГ - коэффициент трения насыпного груза о стенки желоба;

h, bЖ - размеры сечения материала в желобе (см. рис. 3.4);

nб - коэффициент бокового давления [11].

Сопротивление неподвижных бортов у конвейера для насыпных грузов вычисляется по формуле:

, где hб - высота слоя груза у бортов; Lб - длина бортов.

У конвейеров для штучных грузов сопротивление бортов определяется по формуле: W = ωбLб, где ωб - сопротивление бортов (ωб = 0,5 / 1,5кН/м).

Сопротивление загрузочных устройств вычисляется по формуле:

, где h'Э - коэффициент, имеющий размерность длины; h'Э = 0,5 м при скорости ленты или настила v ≤ 1м/с и h'Э = 0,65 м при v > 1 м/с;

lВ - длина загрузочного отверстия ;

G a - сила активного давления груза на рабочие органы;

В - ширина ленты или пластинчатого настила.

Сила давления Ga насыпного груза на ленту (рис. 3.7,а) конвейеров вычисляется по формулам, приведенным в табл. 3.5.

*Примечание.* k0 = 1,5 для бункеров, опорожняемых полностью; k0 = 1 для бункеров, опорожняемых частично.

Сила давления на наклонные ленту или настил (рис .3.7,б) вычисляется по формуле Gнакл = Gakнакл, где Gа - сила давления на гонзонталъный настил, определяемая по формулам табл. 3.5; kнакл - коэффициент наклона, определяемый по формуле kнакл = cos2β + kподв sin2β, в которой kподв - коэффициент подвижности насыпного груза.

При расчете сопротивлений конвейеров, перекрывающих отверстия в дне щелевых, колосниковых или ступенчатых бункеров, сила давления на полотно конвейера вычисляется по формуле:

, где АЩ - ширина щели (рис. 3.7,в), для ступенчатых бункеров берется средняя ширина;

bЩ - активная площадь щели (за вычетом колосников, склизов и т.п.).

При трогании с места конвейера с загруженной воронкой сопротивление загрузочного устройства больше, чем в установившемся движении, и расчет следует вести по формуле:

, где f0 - коэффициент трения насыпного груза о ленту или настил в покое;

1,5 - статический коэффициент пускового режима, учитывающий то, что сопротивление трения в покое примерно в 1,5 раза превышает сопротивление в установившемся движении.

Сопротивление плужковых сбрасывателей вычисляется по формуле:

, где ω'0 - коэффициент сопротивления, ω'0 = 2,7 / 3,6.

Расчет усилий для передвижения плужковых сбрасывателей. Сопротивление передвижению установленного на тележке плужкового сбрасывателя ленточного или пластинчатого конвейера достигает максимума, когда сбрасыватель движется навстречу ленте, и определяется по формуле:

, где WПЛ - сопротивление плужкового сбрасывателя по формуле (3.53);

WКЛ - сопротивление тележки, определяемое по формуле:

, где m'Г - масса груза на тележке;

m0 - собственная масса тележки;

ω'Т - коэффициент сопротивления тележки, ω'Т = 0,005 / 0,009.

Сопротивление очистительных устройств конвейеров определяется по формуле:

, где В - ширина рабочего элемента (ленты, настила, скребков и т. п.), м;

ωОЧ - сопротивление очистного устройства, отнесенное к единице ширины рабочего органа для скребков и очистительных плужков, ωОЧ = 300 / 500 кН/м; для барабанных вращающихся щеток ωОЧ = (20/60)vЩ, кН/м, где vЩ - окружная скорость щетки, м/с.

Сопротивление в подшипниках барабанов (звездочек) вычисляется по формуле:

, где SНБ, SСБ - натяжения набегающей и сбегающей ветвей рабочего элемента в зоне изгиба;

α0П - угол перегиба рабочего органа, ... °;

ωб - коэффициент сопротивления подшипников барабанов, определяемый по формуле:

Здесь dЦ, D0 - диаметр цапфы и расчетный диаметр барабана или звездочки.

При ориентировочных подсчетах можно принять при установившемся режиме для барабанов на подшипниках скольжения ωб = 0,15 / 0,25, а при подшипниках качения ωб = 0,002 / 0,015.

Если при ориентировочном расчете конвейера сопротивление очистительных устройств и сопротивление изгибу ленты на барабанах отдельно не учитываются, то следует в формулу (3.57) ставить повышенное значение ωб = 0,03 / 0,05 для подшипников качения.

При пусковом режиме принимают значение в 1,5 раза больше указанного. При точном расчете сопротивление в подшипниках барабанов (звездочек) определяется по формуле:

, где SНБ, SСБ - натяжение набегающей и сбегающей ветвей тягового органа;

mб - масса барабана.

Сопротивление подшипников отклоняющих барабанов (звездочек) определяется по формуле:

В приближенных расчетах сопротивление отклоняющих барабанов, звездочек или блоков определяют по простой формуле:

, где ω0 - условный коэффициент сопротивления, принимаемый для конвейеров в пределах 003 - 0,10 в зависимости от угла поворота гибкого органа и условий работы конвейера.

Сопротивление приводных барабанов, звездочек и блоков определяется по приближенной формуле:

, где ωб = 0,03 / 0,05 - коэффициент сопротивления, учитывающий все потери на приводном органе (изгиб тягового органа, подшипники, уплотнения, очистительные устройства и др.).

Сопротивление на криволинейных участках конвейера вычисляется по формулам:

Если известно значение SНБ, то сопротивление вычисляется по формуле:

Если произведение ωαП ≤ 0,1, то расчет можно вести по более простой формуле:

Сопротивления криволинейных вогнутых участков (направленных выпуклостью в низ) определяются по указанным выше формулам лишь при наличии контршин, т.е. при малом радиусе перегиба трассы. При отсутствии контршин (при достаточно большом радиусе перегиба) сила натяжения гибкого органа не прижимает его к направляюшим (опорным) элементам, а наоборот, уменьшает его нажатие на опорные элименты и поэтому не вызывает дополнительных сопротивлений, а сопротивления изгибу тягового органа компенсируются уменьшением сопротивлении опорных элементов. Необходимость установки контршин проверяется по формуле:

, где R1ф - фактический радиус изгиба трассы; β - угол наклона к горизонтали и примыкающего участка трассы.

Сопротивление от перегиба прорезиненной ленты вычисляется приближенно по формуле:

, где В - ширина ленты, м;

iП - число прокладок;

kЛ - коэффициент, kЛ = 20 Н/м при D0 ≤ 0,6 м и kЛ = 15 Н/м при D0 > 0,6 м. Формула (3.63) действительна при угле перегиба, равном 90 и больше; при меньших углах перегиба этим сопротивлением пренебрегают.

Сопротивление от перегиба цепи на отклоняющем устройстве вычисляется по приближенной формуле:

, где f2 - коэффициент трепня в шарнирах (табл. 3.6);

d2 - диаметр валика цепи;

DО - диаметр начальной окружности звездочки или блока;

SНБ - натяжение набегающей ветви цепи.

При расчете эскалаторов принимают f2 = 0,3.

Сопротивление от перегиба цепи на приводных звездочках или шкивах вычисляется по формуле:

Сопротивление от изгиба стального каната вычисляется по формуле:

, где SНБ - натяжение каната в месте перегиба;

ξК - коэффициент жесткости каната;

dК - диаметр каната, см;

DО - диаметр блока, см.

Сопротивление сил инерции частиц груза, поступающего на рабочий opган конвейера, вычисляется по формуле:

, где v - скорость рабочего элемента, м/с;

v0 - скорость груза при поступлении нарабочий элемент конвейера, м/с; Q - производительность, т/ч.

Если груз при поступлении на конвейер скользит по поверхности рабочего элемента (конвейеры с гладкой лентой), то для учета работы трения WП следует удвоить. Если v0 > v, то сопротивление сил инерции приравнивают нулю.

Сопративление сил инерции груза, гибкого рабочего органа и вращающихся частей конвейера в периуд пуска определяется по формуле:

?где jП - ускорение гибкого органа в период пуска, м/с2; L - длина рассматриваемого участка гибкого органа, м;

k G = 0,5 / 0,9 - коэффициент формы вращающихся частей;

qВР - линейная нагрузка вращающихсячастей, даН/м.

Нагрузка от подвесок и тележек подвесных толкающих и грузотянущих конвейеров включается в q0.

Сопротивление сил инерции отклоняющих и приводных элементов (барабанов, звездочек, шкивов) в период пуска:

, где m0 - масса элемента.

Сопротивления канатных блоков определяются по формуле (3.60), причем берутся значения ω0 = 0,05 / 0,06 при огибании каната блоком на угол 90 и ω0 = 0,06 / 0,08 - на угол 180.

Натяжение гибкого рабочего органа определяется путем суммирования отдельных сопротивлений, рассмотренных выше, причем широко применяется метод обхода по характерным точкам трассы (кратко - расчет по точкам), рассматриваемый ниже.

Расчет статических усилий. Для определения натяжения гибкого органа St в любой точке конвейера (рис. 3.8) применяется формула:

, где Si-1 - натяжение в точке i-1;

Wi - сопротивление на участке между точками i-1 и i.

На рис. 3.8 обозначены Н - высота подъема груза; z - число расчетных участков.

Наряду с формулой (3.70) для расчета натяжения гибкого органа в конце криволинейного участка трассы применяется формула:

, где k' > 1 - коэффициент возрастания натяжении на криволинейном участке трассы;

Si-1 - натяжениегибкого органа в начале рассматриваемого криволинейного участка.

Для барабанов, звездочек или блоков k' = 1 + ω0, где ω0 - условный коэффициент сопротивления (3.60).

Для отклоняющих шин и роликовых батарей k' = еωαП, где ω - коэффициент сопротивления; αП - угол перегиба рабочего органа, рад.

Расчет конвейеров с фрикционным приводом начинают обычно с точки сбегания тягового органа с приводного элемента (точка О на рис.3.8). Натяжение SСБ в этой точке вычисляется приближенно при проектировочном расчете конвейера.

Расчет конвейеров с цепным приводом начинают с точки минимального натяжения цепи.

У горизонтальных, а также наклонных и вертикальных конвейеров,привод которых расположен в верхней точке трассы, максимальное натяжение гибкого органа Smax имеет место в точке его набегания на приводной барабан (звездочку) и вычисляется по формуле:

, где ∑ Wi - сумма сопротивлений конвейера, определяемая без учета сопротивлений приводных органов.

Усилие SСБ зависит от вида конвейеров и от рода тягового элемента; для конвейеров с фрикционным приводом минимальная величина SСБ является функцией суммы сопротивлений конвейера.

При однобарабанном приводе:

, где f0 - коэффициент трения ленты о барабан;

аi - угол обхвата барабана лентой, измеряемый в радианах.

При двухбарабанном приводе:

, где α1, α2 - углы обхвата 1-го и 2-го барабанов.

Значения коэффициентов трения f0 между прорезиненной лентой и барабаном приведены в табл. 3.7.

Коэффициент трения стальной ленты по чугунному нефутерованному барабану при влажной атмосфере f0 = 0,15, а при сухой атмосфере f0 = 0,2.

У конвейеров с зубчатым приводом величина SСБ зависит от расположения точки минимального натяжения цепи Smin которое обычно принимается в пределах Smin = 500 / 10 000Н.

У горизонтальных конвейеров точка Smin расположена в месте сбегания цепи приводной звездочки; поэтому у таких конвейеров

У вертикальных конвейеров (элеваторов) точка Smin расположена внизу у натяжного органа и поэтому:

, где q0 - расчетная линейная нагрузка рабочего органа;

Н - высота конвейера между центрами приводного и натяжного органов (барабаны, звездочки).

У наклонных конвейеров и комбинированных конвейеров, показанных на рис. 3.9,а, расположение точки Smin и величина Smax зависят от расчетной величины:

, где qДХ - расчетная линейная нагрузка движущихся частей холостой ветви, включающая массу вращающихся частей стационарных роликов;

LГ - длина конвейера по горизонтали;

ω - коэффициент сопротивления холостой ветви.

Если φ' > 1, то натяжение Smin находится в точке 1 и определяется формулой (3.74). Если φ' < 1, то натяжение находится в точке 2, и Smax определяется формуле :

У комбинированных конвейеров, показанных на рис. 3,9,б, расположение точки Smin зависит от величины:

, где Li - горизонтальное расстояние от привода до начала горизонтального участка холостой ветви, примыкающего к натяжному устройству.

Если φН1 > 1, то натяжение Smin находится в точке 1. Smax определяется по формуле (3.74). Если φН1 < 1, то натяжение Smin находится в точке 2, и Smax определяется формулой:

Минимальное допустимое натяжение гибкого органа зависит от величины допутимой стрелы провеса между опорными элементами и определяется по формуле:

, где lр - расстояние между поддерживающими роликоопорами (рис. 3.10,a);

fдоп - допустимая стрела провеса;

β - угол наклона тягового органа к горизонтали (номинальный).

При разбивке криволинейной трассы конвейера на расчетные участки расчетные точки ставятся па стыках характерных участков (рис. 3.10,б), но длины проекций прямолинейных участков L и Н включают в себя части проекций длин примыкающих криволинейных участков (например, L8-9 включает части проекций участков 7-8 и 9-10).

Выше был изложен аналитический метод расчета конвейера; этот метод применим в тех случаях, когда можно предварительно определять точку минимального натяжения. При наличии сложных трасс, при которых точку минимального натяжения предварительно определить затруднительно, применяется графоаналитический метод (рис. 3.11). Строится развернутая трасса (б) тягового органа конвейера (а) в выбранном масштабе и диаграмма нагрузок (в). Затем вычисляются линейные сопративления трения WТ по формулам:

, где qпор, qгр - расчетные линейные нагрузки порожних и загруженных участков, соответственно;

L0-3, L4-7 - горизонтальные длины порожнего и загруженного участков гибкого органа.

Затем строится диаграмма и вычисляются линейные сопротивления силы тяжести Wв по формулам:

где Н - высота подъема или опускания трассы на участках (2-3) и (4-5), и строится следующая диаграмма. Затем линейные сопротивления суммируются, и проводится линия WТ + WВ. От нижней точки этой ломаной линии откладывается вниз величина минимального натяжения цепи Smin, и строится линия местных сопротивлений WМi путем вычисления по формулам:

, где Si - натяжение ленты в точке i;

ξi - коэффициент местного возрастания натяжения ленты;

По диаграмме определяется Smax = Si и тяговое усилие P0 = Si - S0. ξ вычисляется по формуле ξ = 1 + ω0, где ω0 = 0,03 / 0,01.

Расчет динамических усилий. Динамическое усилие растяжения в цепях, возникающее вследствие неравномерности хода при наличии обыкновенного (не уравнительного) привода вычисляется по формуле:

, где LЦ - длина цепи конвейера, м;

LР - длина груженой ветви цепи, м;

v - средняя скорость движения цепи, м/с;

z0 - число зубьев приводной звездочки;

tЦ - шаг цепи, м; для разборных цепей tЦ = 2lР;

С0 - коэффициент, учитывающий затухание колебаний вдоль цепи, принимаемый в зависимости от длины цепи:

kМ - коэффициент участия массы перемещаемого груза в колебательном процессе;

k''' - коэффициент, учитывающий возможное повышение динамических усилий в результате интерференции упругих волн; обычно принимают k''' = 3.

Для скребковых конвейеров kМ = 0,3 / 0,5, для пластинчатых с углом наклона, близким к максимальному допустимому, kМ = 0,7 / 0 9, а для прочих kМ = 1,0.

Расчетное усилие при установившемся неравномерном движении является суммой максимального статического и динамического усилий, т.е.:

Расчетное усилие натяжения тягового элемента в точке набегания на приводной орган в период пуска Sрасч.п вычисляется по формуле:

, где РП - тяговое усилие конвейеры в период пуска с учетом динамических сил;

SСБ - усилие в точке сбегания гибкого органа с приводного элемента.

Тяговое усилие конвейеры в период пуска Рп складывается из статического усилия Рст.п и динамического усилия, т.е.:

, где GЭ - приведенная масса груза и движущихся частей конвейера;

j - ускорение рабочего органа конвейера в период пуска.

Статическое усилие Рст.п определяется по формуле:

, где qГ - линейная нагрузка конвейера;

Р - тяговое усилие при установившемся движении;

Н - высота подъема груза;

ωСТ > 1 - коэф. статических сопротивлений трения; обычно принимают в расчет ωСТ = 1,5.

Приведенная масса груза и движущихся частей конвейера определяется по формуле:

, где kЭ - коэффициент, учитывающий упругое удлинение тягового органа; в результате этого удлинения не все массы приходят в движение одновременно, то снижает динамическое усилие;

m0 - масса ходовой части конвейера, включающая массу тележек и подвесок грузотянущих и толкающих подвесных конвейеров;

mВР - масса вращающихся частей конвейера;

mГ - масса груза на конвейере;

kG = 0,5 / 0,9 - коэффициент, учитывающий, что окружная скорость различных частей вращающихся масс меньше чем скорость v тягового органа; большие значения kG берутся для конвейеров со стационарными, а меньшие - с ходовыми роликами.

В качестве ориентировочных значений kЭ можно принимать для конвейеров с тяговым органом в виде цепей или стальных канатов kЭ = 0,85 / 0,95, а с тяговым oрганом в виде прорезиненных лент с текстильным каркасом kЭ = 0,5 / 0,7, причем более высокие значения принимаются для коротких конвейеров (несколько метров), а более низкие -для длинных конвейеров (несколько десятков или сотен метров).

Крутящий момент на валу приводного органа равен:

, где DО - номинальный диаметр приводного органа; для звездочки DО - диаметр делительной окружности; для барабана DО = Dб + В (Dб - диаметр барабана, В - толщина ленты); для шкива DО = DШ + dК (DШ - диаметр шкива по дну канавки, dК - диаметр каната); ηб - КПД приводного органа.

Крутящий момент на входном валу редуктора (передаточного механизма):

, где i0 - передаточное число редуктора (механизма); η0 - КПД редуктора (механизма).

Крутящий момент на валу двигателя:

, где GiD2i - маховой момент масс, связанных с валом двигателя, кг-м2;

сi - коэффициент, учитывающий остальные (кроме ротора) вращающиеся массы привода;

α - угловое ускорение вала двигателя, рад/с2.

Угловая скорость вала двигателя:

Угловое ускорение:

Ускорение в период пуска определяется по формуле:

Входящий в эту формулу крутящий момент MД на валу двигателя при наличии гидромуфт или других муфт предельного момента принимается равным последнему. При отсутствии указанных муфт MД принимается равным максимальному крутящему моменту электродвигателя с короткозамкнутым ротором или наибольшему моменту, обусловливаемому системой пуска двигателя с фазовым ротором.

Тяговое усилие Р0 на приводном барабане (звездочке) конвейера с гибким тяговым органом определяется по формуле:

, где ∑ Wi - сумма сопротивлений конвейера на отдельных участках тягового органа; знак "+" перед Wi ставится при движении гибкого органа на подъем, а знак "-" - при движении на спуск; ∑ Wi учитывает сопротивлений приводного барабана (звездочки).

Тяговое усилие P0 определяется также по формуле:

, где SНБ, SСБ - усилия в набегающей и сбегающей ветвях гибкого органа, соответственно.

Если известна мощность N двигателя конвейера (кВт), то тяговое усилие Р0 (кН) конвейера вычисляется по формуле:

, где kЗ = 1,1 / 1,35 - коэффициент запаса;

v - скорость движения тягового органа, м/с;

η0 - КПД передаточного механизма с учетом потерь на приводном органе.

При предварительном проектировочном расчете конвейеров с тяговым органом тяговое усилие па приводном элементе (барабан, звездочка) определяется по приближенной формуле:

, где ω, ω' - коэффициенты сопротивления;

q'0 - линейная нагрузка гибкого рабочего органа и вращающихся частей конвейера;

qП - линейная на рузка подвесок и тележек подвесных толкающих и тянущих конвейеров на 1 м длины;

LО.Г - горизонтальная проекция общей длины тягового органа;

LГ.Г -длина горизонтальной проекции пути перемещения груза;

H - высота подъема груза с учетом добавочной высоты подъема на сбрасывающей двухбарабанной тележке; при наличии промежуточного плужногоразгужателя вместо Нподставляется (Н + 3,6 B), где В - ширина ленты или настила;

∑ αi - сумма эффективных углов поворота тягового органа по всей трассе, кроме привода, в градусах, причем учитываются только те повороты, на которых натяжение гибкого органа прижимает его к опорным или отклоняющим элементам: например для ленточного конвейера по схеме рис. 3.12 ∑ αi = α1 + 2α2 + α3 + α4 + α5 + α6; на поворотах а - в и с - d натяжение ленты не прижимает ее к роликоопорам, и поэтому углы α7 и α8 не входят в сумму ∑ ai;

kР - коэффициент, учитывающий род привода и особенности трассы конвейера.

Для ленточных конвейеров kР = 1,1 / 1,8, причем меньшие значения берутся при работе в сухой атмосфере, двухбарабанном приводе, футерованных барабанах и одинаковом количестве перегибов ленты на нижней и верхней ветвях конвейера, а большие значения - при работе во влажной атмосфере, однобарабанном приводе, нефутерованном барабане и в том случае, когда число перегибов на рабочей ветви больше чем на холостой (например, при наличии двухбарабанной разгрузочной тележки).

При расчете пластинчатых и тележечных конвейеров принимается kР = 0,6, а ковшовых и люлечных - kР = 0,6 / 0,8, причем более высокие значения принимаются для конвейеров, у которых большая часть перегибов трассы сосредоточена верхней части конвейера.

Коэффициент А' = 2000 / 3000, причем меньшие значения берутся при работе тяжелых условиях (пыльная атмосфера, трудность обслуживания, подземные конвейеры) и для цепей с катками на подшипниках скольжения, а большие - при хороших условиях (чистая сухая атмосфера, хороший доступ к узлам конвейера для обслуживания) и для цепей с катками на подшипниках качения.

Найденное по формуле (3.92) тяговое усилие используется для предварительного oпределения максимального натяжения и выбора тягового элемента соответствующей прочности, а также для определения установочной мощности.

Тяговое усилие на валу приводного барабана (звездочки), определяется по формуле:

, где Р0 - тяговое усилие без учета потерь на приводном барабане (звездочке);

WИЗ - потери от перегиба тягового элемента (3.63);

WОЧ - сопротивление очистительных устройств (3.56);

WП - сопротивление подшипников вала (3.57).

Тяговое усилие конвейеров циклического действия, как правило, является переменной величиной; в разные отрезки времени цикла t1, t2, t3, ..., tk оно приобретает значения P1, Р2, Р3, ..., Pk. Выбор двигателей для таких машин ведется с учетом эквивалентного тягового усилия РЭКВ, которое, действуя в течение всего цикла работы, давало бы такую же нагрузку двигателю, как и действительные тяговые усилия, действующие в течение отдельных частей цикла. Эквивалентное тяговое усилие Рэкв определяется как среднее квадратичное:

, где tk - время действия усилия Pk;

k = 1, 2, 3, ... - индексы интервалов времени тяговых усилий.

Определение мощности приводного электродвигателя, выбор редуктора и тормоза. Мощность на приводном барабане (звездочке) конвейера определяется по формуле:

, где Р0 - тяговое усилие в Н без учета потерь на приводном барабане;

v - скорость движения рабочего элемента, м/с.

Мощность на валу приводного органа вычисляется по формуле:

, где РВ - тяговое усилие (3.93).

Установочная мощность NВ приводного двигателя определяется по формуле:

, где k3 - коэффициент запаса;

η0 - КПД передаточного механизма от двигателя к приводному органу с учетом КПД приводного барабана (звездочки);

η - КПД передаточного механизма без учета потерь на приводном барабане (звездочке).

Коэффициент k3 зависит от типа машины и колеблется от 1,1 до 1,35 и выше.

Средние значения КПД механизмов приведены в табл.3.8. КПД передаточного механизма, состоящего из отдельных элементов, определяется по формулам:

, где ηб, ηР, ηM, ηдоп - КПД приводного барабана (звездочка, шкив), редуктора (зубчатой передачи) и муфты, соответственно;

z - число муфт в приводе;

ηдоп - КПД дополнительных элементов (цепная передача, вал и т. п.).

Если рабочий элемент конвейера совершает вращательное движение, то формула для расчета мощности имеет вид:

, где М0 - момент усилия сопротивления вращению, Н-м;

ω - угловая скорость рабочего элемента, рад/с.

Мощность на валу рабочего органа конвейера (кВт) вычисляется по следующей приближенной формуле:

, где Q - производительность, т/ч;

LГ - проекция пути перемещения груза на горизонталь, м;

ω0 - обобщенный коэффициент сопротивления, ω0 = 0,1 / 4,2, причем меньшие значения относятся к несущим конвейерам (ленточным, пластинчатым и т. п.), а большие - к волочащим (скребковым, винтовым и т.п.).

Для конвейеров с гибким тяговым элементом мощность (кВт), более точно вычисляется по формуле:

, где kКР - коэффициент, учитывающий сопротивления на криволинейных участках гибкого элемента, возникающие под действием его натяжения;

kП.С - коэф., учитывающий поперечные смещения гибкого тягового элемента, kПС = 1,0 / 1,1;

m0 - масса движущихся частей конвейера, кг (без транспортируемого груза);

ωСР - средний коэф. сопротивления для данного конвейера (колеблется от 0,018 до 0,5).

В последних двух формулах знак "+" перед Н ставится при подъеме, а знак "-" - при опускании груза.

Коэффициенты kКР и kПС зависят от типа конвейера, количества и расположения его криволинейных участков, вида опорных элементов рабочих органов. Для ленточных конвейеров kКР = 1,05 / 1,50 и более, причем меньшие значения берутся для длинных прямолинейных конвейеров с головным приводом и хвостовой натяжной станцией без промежуточных сбрасывающих устройств, а большие значения - для коротких конвейеров с изгибами трассы, при промежуточных приводных, на тяжелых и рагрузочных устройствах.

Исходя из установочной мощности N, определяемой по формуле (3.95), производят выбор электродвигателя.

По выбранному двигателю подбирается редуктор в соответствии с расчетным передаточным числом:

, где ωД - угловая скорость вала двигателя, рад/с;

ωбар - угловая скорость барабана (шкива), рад/с, ωбар = 2v / (Dб + В) [ v - скорость движения ленты, м/с; Dб - диаметр барабана (шкива), м; В - толщина ленты (каната), м ];

ωЗВ - номинальная (средняя) угловая скорость звездочки,рад/с, ωЗВ = 2πv / (ztц) (z - число зубьев звездочки; tц - шаг цепи; v - расчетная скорость цепи).

При указанных значениях ωбар и ωЗВ передаточное число равно:

Если требуемое передаточное число больше, чем имеющееся у нормальных редукторов, производится расчет передаточного числа дополнительной передачи (цепной, зубчатой, ременной), соединяющей выходной вал редуктора с валом тягового органа конвейера или входной вал редуктора с валом двигателя.

Обычно фактическое передаточное число iф приводного механизма несколько отличается от расчетного i0; фактическая скорость vф рабочего органа определяется по формуле:

Если рабочий орган конвейера движется не непрерывно, а в заданном цикле (пульсирующие ленточные и пластинчатые конвейеры, шагающие конвейеры и т.п.), то установочная мощность двигателя выбирается в соответствии с диаграммой нагрузки (рис.3.13), показывающей изменение мощности в течение цикла работы машины (паузы в расчет не вводятся).

Расчетная формула для определения эквивалентной (среднеквадратичной) мощности Nв:

, где Nk - требуемая мощность на валу электродвигателя, k = 1, 2, ..., n;

tk - время действия мощности.

При выборе электродвигателя пусковой момент MП (Н•М) следует принимать равным МП = Nmax/ωНОМ, где Nmax - максимальная требуемая мощность, Bт; ωНОМ - номинальная угловая скорость вала двигателя.

Проверка электродвигателя по пусковому моменту. В период пуска конвейера двигателю приходится кроме энергии преодоления статических сопротивлений затрачивать энергию на преодоление сил инерции груза и деталей конвейера. Таким образом, в период пуска конвейера электродвигатель должен развивать момент:

, где МС - момент преодоления статических сопротивлений конвейера;

М'Д - динамический момент для преодоления сил инерции груза, рабочего органа и вращающихся частей конвейера (без привода);

М''Д - динамический момент для преодоления сил инерции деталей привода конвейера.

Для определения МС сначала находят крутящий момент на приводном барабане (звездочке) МПР = РСТ.ПD0 / 2, где РСТ.П - статическое тяговое усилие пускового периода; D0 - расчетный диаметр приводного барабана (звездочки).

Тяговое усилие конвейеры при пуске выше, чем при установившемся движении вследствие того, что сопротивления трения в покое примерно в 1,5 раза превышают сопротивления трения в движении. Пусковое тяговое усилие определяется по формуле (3.83).

Момент на валу двигателя для преодоления MПР:

Ускорение груза, рабочего органа и вращающихся частей конвейера создает, по принципу Деламбера, дополнительное усилие на механизм:

, где GЭ - приведенная масса движущихся частей конвейера и груза, определяемая по формуле (3.84);

tП - продолжительность пускового периода.

Момент на валу двигателя (Н•м) для преодоления РД при v = D0ωД / (2i0) равен :

Динамический момент для ускорения вращающихся частей привода конвейера:

, где сi = 1,1 / 1,15 - коэффициент, учитывающий ускорение деталей передаточного механизма, вращающихся с угловой скоростью меньше ωД;

(GiDi)2 - маховой момент на валу двигателя, учитывающий массы ротора, муфт и тормозного шкива, кг•м2.

У конвейеров, работающих циклически в системе оборудования автоматических производственных процессов, время пуска обусловливается длительностью цикла технологических операций. У конвейерных систем, состоящих из цепей звеньевых конвейеров с самостоятельными приводами, длительность пуска отдельных конвейеров под нагрузкой заранее устанавливается при составлении режима пуска конвейерной системы. Если длительность пуска отдельного конвейера будет превышать установленное значение, то его загрузочная воронка будет завалена грузом, поступающим с предыдущего конвейера.

Опытные исследования показывают, что действительный максимальный пусковой момент Mmax больше среднего теоретического ввиду непостоянства ускорения; приближенно можно принять MП.max = 1,33MП.

Коэфициент перегрузки двигателя в период пуска:

, где MНОМ - номинальный момент, рассчитываемый по номинальной мощности выбранного двигателя NНОМ (Вт):

Значения допускаемых коэффициентов пусковой перегрузки указываются в каталожных таблицах двигателей.

3.3. Основные элементы конвейеров

Тяговые элементы. В качестве тяговых элементов конвейеров служат ленты, цепи и канаты.

Наиболее часто применяемые ленты делят на прорезиненные и стальные холоднопокатаные. Резинотканевая лента (рис. 3.14, а) состоит из нескольких пропитанных резиной тканевых прокладок. Сверху и снизу лента покрыта обкладками из резины: рабочей поверхности, обращенной к транспортируемому грузу, и нерабочей поверхности, обращенной к роликоопорам грузовой ветви.

Тканевые прокладки изготовляют из комбинированного (полиэфирного хлопчатобумажного) или синтетического волокна, состоящего из полиамидных или поли эфирных нитей (ГОСТ 20-76) (табл. 3.9).

Резинотросовые ленты (рис.3.14, б) состоят из стальных тросов, покрыты с обеих сторон резиной, в которой завулканизированы тканевые прокладки, обеспечивающие прочность ленты в поперечном направлении, стойкость к ударным нагрузкам (на пробой) и каркасность (т.е. необходимую изгибную жесткость в поперечном направлении).

Стальная холоднокатаная лента имеет толщину 1 мм и ширину до 800 мм; более широкие ленты собирают из отдельных стальных полос, соединяемых продольными клепочными швами.

В конвейерах с тяговым органом используют цепи пластинчатые, круглозвеньевые разборные, крючковые, вильчатые и др. При легких режимах работы применяют простые пластинчатые шарнирные (безвтулочные) цепи: штыревые, роликовые и катковые (рис. 3.15, а-*г* ). Их звенья образуются из пластин, свободно надеваемые на концы валиков. Из-за небольшой площади их шарнира возникают высокие удельные нагрузки в шарнирах быстрый износ при повышенных скоростях и больших тяговых усилиях.

При средних и тяжелых режимах работы используют втулочные, втулочно- роликовые и втулочно-катковые цепи. Основные параметры и размеры цепей приведены в табл. 3.10, 3.11. Для конвейеров и элеваторов широко применяются также роликовые длинно- звенные цепи (ГОСТ 4267-78), состоящие из специальных звеньев с лапками, предназначенными для крепления рабочих органов (ковшей, планок, гребенок и т.д.).

Цепи со специальными звеньями изготавливаются следующих типов: 1 - с двумя лапками, лежащими в плоскости, параллельной осям шарниров звена (исполнения 1 и 3); 2 - с двумя лапками, лежащими в плоскости, перпендикулярной осям шарниров звена (исполнения 1 и 2); 3 - с одной лапкой, лежащей в плоскости, паралельной осям шарниров звена; 4 - с одной фигурной лапкой, лежащей в плоскости, параллельной осям шарниров звена (исполнения 1 и 2).

Основные параметры и размеры цепей приведены в табл. 3.12.

Достоинствами тяговых пластинчатых цепей являются: простота изготовления на универсальном оборудовании и экономичность в массовом производстве; простота крепления рабочих органов; высокая точность изготовления, обусловливающая возможность применения их при больших скоростях движения; высокие прочность износостойкость, обеспечиваемые термической обработкой и благоприятным распределением нагрузки в шарнирах. К недостаткам относятся: потеря подвижности закрытых шарнирах (втулочные цепи) при работе в порошкообразных и коррозионных средах, отсутствие пространственной гибкости, сложность обеспечения неподвижных соединений деталей шарниров с пластинами.

Круглозвенные сварные тяговые цепи (ГОСТ 2319-81) изготовляются калиброванными (СК) и некалиброванными (СН). Основные параметры цепей приведены табл. 3.13. Цепи изготовляются из круглой горячекатанной стали по ГОСТ 2590-71 калиброванной стали по ГОСТ 7417-75, Пример условного обозначения калибро ванной цепи d = 16 мм, tЦ = 44 мм: "Цепь СК 16Х 44, ГОСТ 2319-81" и некалиброванной цепи d = 6 мм, tЦ = 19 мм: "Цепь СН 6X19, ГОСТ 2319-81".

Высокопрочные сварные круглозвенные цепи предназначены для работы в качестве тяговых органов конвейеров, комбайнов и других машин. Цепи изготовляются следующих классов прочности: А1, В1, С и D.

Основные размеры и показатели прочности и усталостной долговечности цепи ответствуют указанным в табл, 3.14 и 3.15.

Пример условного обозначения цепи с d = 18 мм, tЦ = 64 мм, класса прочности С, степени точности 2; "Цепь круглозвенная 18X64 - С2, ГОСТ 9445-70",

Достоинствами круглозвенных цепей являются: простота конструкции, наивысшая прочность единицы массы (у термообработанных деталей), пространственная гибкость, наличие открытого самоочищающегося шарнира. К недостаткам относятся: изготовление на узкоспециализированном дефицитном оборудовании, малая площадь контакта звеньев и связанный с этим повышенный износ, относительно невысокая точность изготовления, ограничивающая возможность использования при высоких скоростях движения, сложность крепления рабочих органов, пониженная прочность и сложность изготовления соединительных звеньев. Несмотря на указанные недостатки, с появлением термически обработанных круглозвенных цепей, износостойкость которых во много раз выше термически необработанных, их применение в транспортирующих машинах непрерывно расширяется как при относительно легких, так и при весьма напряженных режимах работы.

Разборные цепи из кованых (горячештампованных) звеньев (табл. 3.16) получили преимущественное применение в конвейерах с пространственными и искривленными трассами (подвесные конвейеры, переносные разборные скребковые конвейеры угольных шахт). С ростом потребности в разборных цепях появились конструктивные варианты таких цепей с деталями, изготовленными на универсальном оборудовании: холодноштампованиые с фиксированными валиками (рис.3.16,а) и с вращающимися валиками. Полузвеньями этих цепей являются обычные холодно - штампованные пластины, искривленные для увеличения угла поворота в плоскости шарнира (внутренние полузвенья на рис.3.16,б).

Достоинствами разборных цепей являются; простота сборки и разборки, подвижность в двух взаимно перпендикулярных направлениях, наличие открытого шарнира, простота крепления рабочих органов. К недостаткам кованых цепей относятся: сложность технологического процесса, узкое применение специализированного оборудоваиия невысокая точность изготовления.

Крючковые цепи образуют из литых или холодноштампованных звеньев, имеющих форму рамки с открытым крючком, зацепляющимся за противоположную сторону рамки соседнего звена. Крючок и взаимодействующую с ним часть звена выполняют таким образом, чтобы сборка и разборка цепи были возможны лишь при строго определенном взаимном положении соседних звеньев (под большим углом наклона друг к другу). Благодаря этому исключается саморазборка цепи.

Достоинствами крючковых цепей являются: простота получения любой формы литого звена, удобной для крепления рабочих органов, наличие открытого шарнира, простота изготовления холодноштампованных звеньев. К недостаткам можно отнести низкую прочность цепи из-за отгиба крючков и дефектов в отливках и штамповках, поэтому цепи этого типа применяют только при небольших нагрузках. Вильчатые цепи (по ГОСТ 12996-79) предназначены для работы в качестве тяговых органов скребковых конвейеров с погруженными скребками, питателей и других подъемно-транспортных машин и механизмов. Цепи (рис. 3.17) изготовляются нескольких типов; P1 - разборная, с фиксацией пальца проволочным шплинтом; Р2 - легкоразборная, с фиксацией пальца штифтом-шпонкой; Р3 - разборная, с фиксацией пальца проволочным шплинтом, реверсивная.

Существует две категории прочности цепи: нормальная (Н) и высокая (В). Основные параметры и размеры вильчатых цепей приведены в табл.3.18.

Цепи выбирают по разрывному усилию:

, где Sрасч - расчетное усилие, z - число параллельных рабочих ветвей;

cН - коэффициент неравномерности распределения нагрузки между параллельными ветвями, cН = 1,1 / 1,25;

n - коэффициент запаса прочности; для пластинчатых цепей n = 5/6 и n = 7/10 соответственно для горизонтальных и пологонаклонных конвейеров, и конвейеров, имеющих крутонаклонные участки; для разборных цепей n = 10/14 и n = 10/15; для сварных цепей n = 104/15 и n = 15/20 соответственно с термообработкой и без нее.

Канаты применяют в качестве тягового органа ленточных конвейеров, лента которых служит только несущим органом, в канатно-дисковых конвейерах, в желобе которых груз перемещается с помощью дисков, прикрепленных к канатам; в грузоведущих конвейерах. Достоинством канатов являются: возможность перемещения груза с высокими скоростями, низкая стоимость канатов по сравнению с цепями и лентами. К недостаткам канатов относятся: остаточное удлинение в процессе эксплуатации и необходимость применения шкивов большого диаметра. Запас прочности канатов 5 - 7,5.

Опорные и поддерживающие устройства. Опорными устройствами для лент и реже для пластинчатого настила служат стационарные ролики, обеспечивающие большой срок службы несущего органа и малое сопротивление его передвижению. При транспортировании штучных грузов и пассажиров ленточные конвейеры иногда снабжают опорами скольжения в виде неподвижного настила для обеспечения плавного движения ленты без вертикальных смещений, вызываемых прогибом ленты в межопорных промежутках под действием массы груза. Ходовые катки служат опорными элементами пластинчатого настила, скребков, ковшей, ступеней эскалаторов, несущих цепей, тележек подвесных, тележечных и грузоведущих напольных конвейеров.

К опорным устройствам принадлежат направляющие и подвесные пути, а также станины конвейеров. У скребковых конвейеров цепи иногда снабжают вместо ходовых роликов (катков) ползунами, перемещающимися по неподвижным направляющим путям. Опорным элементом цепей конвейеров сплошного волочения является непосредственно днище желоба. Приводы конвейеров с гибким органом подразделяют на фрикционные и с зубчатым зацеплением. Во фрикционных приводах тяговое усилие передается на гибкий орган силой трения его о приводной барабан или блок. Фрикционный привод применяют для лент, канатов и реже для цепей. Привод с зубчатым зацеплением применяют для цепей и реже для канатов с закрепленными на них муфтами. Различают приводы со звездочками (угловые) и гусеничные. Первые устанавливают в местах поворота цепи на угол 90-180°, а гусеничные приводы располагают на прямолинейных участках гибкого органа.

В зависимости от числа приводов на трассе конвейера различают конвейеры одноприводные и многоприводные. Применение нескольких приводов позволяет, как правило, снизить максимальное натяжение гибкого органа. При определении рационального места установки приводов по трассе конвейера основным критерием служит достижение в этом месте наименьшего натяжения гибкого органа.

Основными элементами приводов конвейеров являются: двигатели (электрические, внутреннего сгорания, гидравлические), муфты (упругие, зубчатые), редукторы и тормоза. В узлы приводов включаются также стопоры и ограничители крутящего момента.

Передача тягового усилия на гибкий тяговый орган конвейеров осуществляется приводными органами, к которым относятся барабаны, звездочки и шкивы.

Натяжные устройства. Натяжные устройства служат для создания необходимого минимального натяжения гибкого органа. Эти устройства разделяют на грузовые, механические, гидравлические и пневматические. Минимальное натяжение гибкого органа обусловливается необходимостью ограничения стрелы прогиба провисающих участков, динамическими процессами, тяговой способностью фрикционного привода и т.п.

По расположению грузовые устройства делят на хвостовые, расположенные в хвосте конвейера, и промежуточные. Достоинством грузовых натяжных устройств является автоматическая компенсация удлинения тягового органа и поддержание постоянного его натяжения в процессе эксплуатации. Недостатками грузовых натяжных устройств являются их громоздкость и неудобство применения в передвижных машинах из-за большой массы этих устройств. Месторасположение натяжной звездочки или блока влияет на натяжение цепи, и его выбирают с учетом динамических усилий.

Механические устройства подразделяют на шпиндельные, шпиндельно-пружинные, реечные и лебедочные. Шпиндельные устройства применяют у ленточных конвейеров малой длины (до 60 мм).

Шпиндельно-пружинные устройства используют в цепных конвейерах для амортизации случайных пиковых усилий в цепи, которые возникают, например, при попадании куска груза между цепью и звездочкой. Наличие пружины, на которую опирается гайка шпинделя, позволяет в таких случаях избежать обрыва цепи, Реечное устройство подобно шпиндельному, но вместо винта имеет рейку, взаимо- действующую с шестерней, вращаемой с помощью рукоятки. Лебедочное натяжное устройство по принципу действия подобно грузовому, но в нем груз заменен автоматической лебедкой, поддерживающей постоянство натяжения гибкого органа конвейера.

Загрузочные и разгрузочные устройства. Насыпные грузы на ленточные и пластинчатые конвейеры подаются через загрузочные воронки (см. рис. 4.14), подводящие материал к центру рабочего органа и устраняющие просыпь в загрузочном пункте. Элеваторы, скребковые, ковшовые и винтовые конвейеры принимают насыпной груз через загрузочные патрубки.

Пластинчатые конвейеры разгружаются через вал головных звездочек или при помощи промежуточных плужковых сбрасывателей. Скребковые и винтовые конвейеры принимают транспортируемый груз через загрузочные отверстия в крышке желоба, а выдают его через выпускные отверстия в днище желоба.

Очистительные устройства. В обеспечении надежной работы конвейеров важное значение имеют автоматические очистительные устройства: вращающиеся барабанные щетки, скребки для очистки лент и цепей от частиц налипшего на них материала, скребки для очистки поверхности барабанов, плужковые сбрасыватели для удаления с холостой ветви ленты грязи и посторонних предметов и т.п.

3.4. Автоматизированные системы управления конвейерными установками

Уровень автоматизации конвейерных установок определяется степенью автоматизации функций управления, применяемыми техническими средствами и типом структуры системы управления.

АСУ конвейерных установок выполняет следующие функции: автоматизацию пуска и останова групп машин с центрального щита управления; контроль вступления в работу каждой машины; контроль состояния механизмов всех машин группы; выполнение отдельных вспомогательных операций при непрерывном движении грузов (учет, дозирование, регулирование производительности и т.п.);

автоматизацию операций загрузки, разгрузки и распределения грузов по заданным пунктам-адресам с помощью систем автоматического адресования грузов; контроль заполнения бункеров и выдачи грузов в зависимости от их заполнения.

По типу структур АСУ конвейерными установками делятся на системы централизованного и децентрализованного управления, а также системы со смешанной структурой, причем все три типа структур могут быть одноуровневыми и многоуровневыми. Для сложных АСУ конвейерными установками целесообразно рекомендовать к применению децентрализованную многоуровневую АСУ с информационно-вычислительными машинами и логическими управляющими устройствами.

В структуру АСУ конвейерными установками входит ряд практически автономных подсистем. Обычно выделяют четыре таких подсистемы: технологического контроля и представления информации; автоматизированного управления; регулирования; технологических защит и блокировок.

Подсистема технологического контроля и представления информации выполняет: контроль (измерение, представление); сигнализацию; регистрацию; расчет технико-экономических показателей; связь с другими подсистемами АСУ конвейерными установками.

Информация о состоянии конвейерных установок и их исполнительных механизмов поступает от датчиков, указателей положения, от конечных и путевых выключателей, блок контактов пускателей, контакторов и функциональной аппаратуры. Контроль параметров конвейерных установок, сведения о которых требуются оперативному персоналу постоянно, дублируется индивидуальными измерительными комплектами непрерывного действия.

Контроль наличия груза на ленте, пластинчатом полотне и т.п. осуществляется с целью предотвращения перегрузки рабочего органа, а также переполнения пересыпных устройств в точках перегрузки. В качестве датчиков наличия груза в рассматриваемой подсистеме применяются контактные (датчики нажимного типа) и бесконтактные датчики. В качестве бесконтактных датчиков используются индуктивные, радиоактивные, емкостные и фотоэлектрические датчики.

Наличие груза на ленте контролируется при помощи датчиков, замыкающих электрическую цепь при отклонении импульсного прибора массой перемещаемого груза. Импульсный элемент в частном случае может быть выполнен в виде лопатки или ролика. При определенной нагрузке провисающая ветвь движущейся ленты приводит во вращение ротор датчика, включает сигнализацию и отключает электропривод конвейера. При транспортировании штучных грузов, если производится их перегрузка с одного конвейера на другой, осуществляется контроль минимально допустимых интервалов между отдельными грузами.

Контроль грузопотока на ленте конвейера может быть осуществлен при использовании со осно расположенных источников и приемников радиоактивных излучений. Сигнал радиоактивного излучения, уровень которого зависит от толщины слоя материала на ленте, преобразуется и поступает на устройство индикации, а затем на сервомотор, управляющий задвижкой бункера.

Одновременно сигнал из преобразователя подается на интегрирующее устройство, которое показывает количество транспортируемого груза.

Контроль сбега ленты может осуществляться с помощью аппарата АКЛ-1, принцип действия которого основывается на перекатывании контролирующего ролика по нерабочей стороне ленты. При отсутствии ленты над роликом рычаг под действием груза поворачивается и отключает пускатель последнего. Для контроля сбега ленты могут также применяться бесконтактные, например фотоэлектрические датчики, которые выполняются в виде фотоэлементов с внешним фотоэффектом, фотосопротивления или фотоэлемента с запирающим слоем.

Контроль пробуксовки и обрыва ленты производится аппаратом, который реагирует также на разрыв ленты, нарушение целости роликоопор и работы двигателей. Принцип работы аппарата заключается в определении времени оборота рычага, закрепленного на оси ведомого барабана конвейера. При увеличении времени оборота рычага, что может быть вызвано только пробуксовкой ленты, подается сигнал на отключение подающего и буксующего конвейеров.

Контроль движения тяговых органов осуществляется с помощью реле скорости, которые подразделяются на механические (динамические, центробежные, динамические инерционные, гидравлические) и электрические (индуктивные и тахогенераторные). На ленточном конвейере место установки реле скорости можно брать произвольно, так как скорость ленты по длине конвейера при любом режиме не меняется (обычно его ставят на валу хвостового барабана). Место установки реле скорости на цепных конвейерах существенно влияет на надежность подсистемы технологического контроля (наиболее опасным является разрыв на приводной звездочке), поэтому реле скорости устанавливается на холостой ветви после привода. Контроль мест перегрузки осуществляется с помощью сигнализаторов завалов перегрузочных пунктов, работа которых основывается на отклонении подвижного элемента, например, до лотка датчика, который отключает двигатель подающего конвейера.

Контроль степени заполнения бункерных установок осуществляется установкой датчиков верхнего и нижнего уровня материала, что позволяет автоматически отключать двигатель загрузочного конвейера при переполнении бункера и двигатель конвейера, на который производится разгрузка, при отсутствии материала в бункере.

Датчики путевой автоматики определяют постоянную связь движущейся цепи, тележек, подвесок и отдельных механизмов конвейера с подсистемой технологического контроля. Движущийся элемент тем или иным способом (чаще всего механическим контактом) воздействует на щуп датчика, который передает сигнал непосредственно в датчик, например, в контактный или бесконтактный конечный выключатель.

Датчики путевой автоматики обеспечивают правильную работу передаточных устройств, контролируют взаимное расположение тележек с подвесками и выполняют другие подобные операции при работе конвейера. Например, в современных Толкающих конвейерах используют в основном три унифицированных типа датчиков: тележки, толкателя и свободного толкателя. В датчиках путевой автоматики современных конструкций собственно датчиком служит индуктивный датчик с бес- контактным переключателем типа БВК-24М.

Устройства представления информации могут быть в виде традиционных измерительных приборов (показывающих, самопишущих и интегрирующих), а также с использованием электронно-лучевых трубок ЭЛТ или электронно-лучевых индикаторов ЭЛИ. На последних с помощью вызывных устройств могут быть представлены интересующие оператора параметры или фрагменты мнемосхемы конвейерных установок. Срабатывание защит, а также отклонившиеся за заданные пределы параметры автоматически выводятся на ЭЛИ. При отказе какого-либо управляющего устройства по ЭЛИ, автоматически высвечивается программа работы данного устройства с указанием места, в котором произошел отказ, и \'abсовет\'bb оператору по управлению конвейерными установками. Дистанционный контроль за вступлением в работу каждого конвейера должен отражаться на мнемосхеме, устанавливаемой на центральном щите управления.

Подсистема технологического контроля и представления информации должна быть снабжена двусторонней звуковой оперативной и предупредительной сигнализацией, в частности, пуску конвейера должна предшествовать звуковая сигнализация.

Подсистема автоматизированного управления конвейерными установками выполняет следующие функции: последовательный пуск двигателей конвейерной линии в порядке, обратном направлению грузопотока, с необходимой выдержкой между включениями; останов всей линии с центрального щита управления и каждого конвейера с места установки; местный пуск каждого конвейера (с отключением блокировок) в обоих направлениях при наладке, регулировании и опробовании линии; автоматическое приведение схемы управления в положение \'abвыключено\'bb при отсутствии напряжения.

Программное управление следует рассматривать как частный случай автоматического управления, при котором на различных программоносителях записывается программа работы конвейерных систем.

Обычно пусковую кнопку ставят на центральном щите управления, а кнопки \'abСтоп\'bb располагают в нескольких местах каждого отдельного производственного помещения, в переходных галереях, у приводных механизмов, на участке загрузки и разгрузки - для быстрой аварийной остановки конвейера и предотвращения несчастных случаев. При аварийной остановке одного конвейера в поточной линии немедленно останавливаются все предыдущие конвейеры.

Автоматическое адресование грузов при использовании конвейерных установок связано с решением следующих задач: с сортировкой тарно-штучных грузов по определенным секциям склада, стеллажам, штабелям, подвесным путям, транспортным средствам; распределением сыпучих грузов по бункерам, силосам или штабелям; с выдачей сыпучих и штучных грузов в заданной последовательности из штабелей, стеллажей, бункеров, силосов, аккумулирующих секций различных конвейеров в определенные точки склада, на конвейер, транспортное средство и т.д.

При автоматическом адресовании тарно-штучных грузов применяются два способа: децентрализованный, когда адресоносителями являются сами грузы, и централизованный, когда маршрут следования грузов задается на пульте управления. Принцип действия систем децентрализованного адресования основывается на совпадении программы, нанесенной на адресоноситель, и настроенного на эту программу приемного (считывающего) устройства. В таких системах исполнительные элементы (приводы стрелочных переводов, сталкиватели роликовых, цепных конвейеров) получают команды непосредственно от адресуемого объекта. Основными типами систем децентрализованного адресования штучных грузов являются электромеханическое с шипами или штырями; фотоэлектрическое; электромеханическое флажковое; оптическое; электромагнитное.

В то же время системы централизованного адресования грузов можно разделить на следующие типы: с последовательным накоплением информации; счетно-следящие с шаговыми искателями; синхронно-следящие системы; с магнитной лентой; с перфолентой; с магнитными дисками; с регистром на магнитных элементах.

Подсистема регулирования выполняет следующие функции: получение информация о текущем значении регулируемых параметров; сравнение текущих значений регулируемых параметров с заданными значениями; формирование закона регулирования; выдачу регулирующих воздействий; обмен информацией с другими подсистемами. Например, система автоматического регулирования производительности конвейерной установки организуется на основе информации, получаемой от датчиков, измеряющих скорость движения груза, линейную нагрузку, и воздействует на положение шибера, на скорость питателей.

Подсистема защит и блокировок определяет минимизацию экономических потерь на восстановление работоспособности оборудования конвейерных установок. Свое назначение подсистема защит и блокировок выполняет путем предотвращения или устранения ситуаций, приводящих к нарушению технологического процесса или к повреждению оборудования. Особую роль играет надежное функционирование блокировок для сложения систем конвейерных установок в период проведения пуско-остановочных операций. Конвейерные установки оборудуются блокировками, которые отключают привод конвейера при пробуксовке ленты, поперечном и продольном порыве ленты, сходе ленты в сторону свыше установленных допусков, повышении температуры барабанов или других механизмов конвейера сверх допустимой величины, а также при децентрировании ленты на приводном и отклоняющих барабанах. Технические реализации подсистемы защит и блокировок осуществляются рядом унифицированных каналов с принятием мероприятий по повышению их надежности.

3.5. Технико-экономические показатели конвейерного транспорта

Для оценки технико-экономической эффективности и выявления наиболее экономичной конвейерной установки и конвейерной системы проводится анализ основных экономических показателей: капитальных затрат и эксплуатационных расходов, являющихся основным критерием при выборе оптимального варианта; натуральных показателей - расход электроэнергии, расход металла, число штатных единиц, себестоимость переработки одной тонны груза; срока окупаемости капитальных затрат.

Капитальные затраты состоят из стоимости узлов оборудования конвейерной установки, определяемой по прейскурантам заводов-изготовителей; стоимости транспортирования и монтажа оборудования; стоимости строительных работ, связанных с установкой и эксплуатацией оборудования. В табл. 3.19 приведены данные по капитальным затратам для наиболее широко применяемых типов конвейерных установок.

Годовые эксплуатационные расходы, руб.:

Заработную плату определяют исходя из численности рабочих, обслуживающих конвейерную установку в соответствии с действующими нормами, разрядами и тарифными ставками:

Затраты на средний и текущий ремонты, профилактические осмотры являются расходами на содержание оборудования в работоспособном состоянии (руб.):

Стоимость электроэнергии:

Стоимость вспомогательных (обдирочных, смазочных д.р.) материалов СВМ = (0,15 / 0,20) СЭ.

Амортизационные отчисления (руб.):

П0, ПС - первоначальная стоимость внедряемых конвейеров и связанных с ними строительных сооружений;

а0, аС - нормы ежегодных амортизационных отчислений для П0 и ПС в процентах (табл. 3.22).

Величина ежегодных амортизационных отчислений зависит от долговечности конвейерных установок и среднегодовых затрат на их капитальный ремонт.

Cтоимость отдельных узлов конвейерной установки:

, где aУД - стоимость 1 т массы конвейера;

mi - масса отдельного узла конвейера.

При транспортировании насыпных и штучных грузов для одних и тех же условий могут быть применены различные типы конвейеров. Основным показателем экономической эффективности применения новой конвейерной установки при сравнении с базовой является минимум приведенных затрат в расчете на годовой грузооборот:

, где Q - расчетная производительность конвейерной установки, т/ч;

kВ - коэффициент использования конвейера по времени (kB = 0,75 / 0,95);

kН - коэффициент неравномерности загрузки конвейера (kН = 1 / 1,8).

Приведенные затраты (руб.):

, где Е - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный обратной величине срока окупаемости конвейерной установки;

k - капитальные затраты на строительство конвейерной установки с учетом транспортных расходов и стоимости монтажа.

3.6. Техника безопасности и основы эксплуатации конвейеров

Общие требования безопасности к конструкции и размещению конвейеров всех видов и назначений, применяемых в любой отрасли народного хозяйства, устанавливает ГОСТ 12.2.022-80.

Требования к конструкции. Конвейеры, предназначенные для транспортирования горячих грузов, должны иметь закрытые или защищенные трассы в зоне горя чих мест. При этом температура нагретых наружных поверхностей кожухов или ограждения не должна превышать 45 °C.

Конвейеры, предназначенные для транспортирования пылевидных, пылепаро и газовыделяющих грузов, должны иметь укрытия, снабженные местными отсосами для подключения аспирационных устройств или оросительных систем.

Элеваторы, предназначенные для транспортирования мокрых грузов, должны быть закрыты по всей длине кожухами или щитами, предохраняющими обслуживающий персонал от брызг пульпы.

Конструкция конвейеров должна предусматривать установку загрузочных и разгрузочных устройств для равномерной и централизованной подачи груза на конвейер в направлении его движения. Загрузочные и разгрузочные устройства должны исключать заклинивание и зависание в них груза, образование просыпей (выпадение штучных грузов) и перегрузку конвейера. В местах передачи транспортируемого груза с одного конвейера на другой конвейер или машину должны быть предусмотрены устройства, исключающие падение грузов с конвейера или машины. Приемная часть конвейеров, загружаемых вручную штучными грузами, должна быть выполнена так, чтобы обеспечивалась загрузка конвейера горизонтальным перемещением груза или с небольшим уклоном в сторону загрузки и исключался подъем груза с пола (погрузочной площадки, транспортных средств).

Ходовые пути подвесных грузонесущих конвейеров на участках погрузки и разгрузки грузов вручную должны быть расположены на такой высоте, чтобы подвески типа люльки (платформы) перемещались на расстоянии 0,6 - 1,2 м от уровня пола до верхней кромки ящичной люльки (платформы). При транспортировании грузов в подвесной таре (ящики, тележки) ходовые пути конвейеров на этих участках должны быть расположены так, чтобы высота, на которую вручную приподнимают подвески или тару с грузом при установке их в транспортное положение, была не более 0,2 м от уровня пола.

На наклонных конвейерах (наклонных участках конвейеров) при транспортировании штучные грузы должны находиться в неподвижном состоянии по отношению к плоскости грузонесущего элемента конвейера и не менять положение, принятое при загрузке. В конвейерах, установленных с наклоном, должна быть исключена возможность самопроизвольного перемещения грузонесущего элемента с грузом при отключении привода.

Роликовые неприводные конвейеры должны иметь в разгрузочной части ограничительные упоры и приспособления для гашения инерции движущегося груза. Ленточные конвейеры, предназначенные для транспортирования мокрых и липких грузов, должны иметь устройства для очистки от налипшего груза с обеих сторон нижней ветви ленты, приводных, концевых и отклоняющих барабанов. Ленточные конвейеры должны иметь также устройства для удаления с поверхности нижней ветви просыпавшихся и упавших грузов.

Ковшевые элеваторы должны иметь устройства для очистки внутренней поверхности элеватора (зона загрузочных и разгрузочных патрубков) от налипшего груза или люки, обеспечивающие доступ обслуживающего персонала для выполнения этой операции.

На ленточных конвейерах длиной более 15 м для предотвращения боковых смещений ленты должна быть предусмотрена установка направляющих и центрирующих устройств. Не допускается буксование ленты на приводном барабане. В случае возникновения буксование должно быть ликвидировано способами, предусмотренными конструкцией конвейера (увеличением натяжения ленты, увеличением давления прижимного ролика и т.п.).

Гравитационные уклонные участки путей толкающих напольных и подвесных конвейеров следует выполнять с уклоном не более 6%. Для гашения скорости грузовых тележек на этих участках пути должны быть установлены тормозные устройства.

На трассах конвейеров с передвижными загрузочными и разгрузочными устройствами должны быть установлены конечные выключатели и упоры, ограничивающие ход загрузочно-разгрузочных устройств.

Тупиковые участки путей подвесных толкающих конвейеров должны быть снабжены упорами, исключающими возможность падения грузовых тележек. Грузовые натяжные устройства подвесных конвейеров должны иметь концевые упоры для ограничения хода натяжной тележки и конечные выключатели, отключающие привод конвейера при достижении натяжной тележкой крайних положений.

Наклонные участки конвейеров, кроме подвесных, должны быть снабжены уловителями для захвата тягового элемента в случае его обрыва. Возможность установки конвейера без ловителей проверяют расчетом предельного угла наклона конвейера для каждого конкретного случая. Участки подъема и спуска ходовых путей c разницей высот более 1,0 м толкающих подвесных конвейеров должны быть оборудованы ловителями тягового элемента и устройствами для захвата грузовых тележек, действующими при обрыве тягового элемента или срыве грузовой тележки. Многоприводные конвейеры должны иметь тормозные устройства на каждом приводе.

Для подвесных конвейеров скорость движения подвесок при загрузке и разгрузке их вручную на ходу конвейера должна быть не более 0,25 м/с.

Скорость движения ленты конвейеров при ручной грузоразборке должна быть не более: 0,5 м/с - при массе отбираемого груза до 5 кг; 0,3 м/сек - при массе наибольшего груза, превышающего 5 кг.

Составные части конвейеров массой более 16 кг, имеющие неудобную для строповки конструкцию, должны иметь приспособления или места (отверстия, приливы, рым-болты и т.п.) для подъема грузоподъемными средствами.

Уровни вибрации на рабочих местах обслуживания конвейеров не должны превышать значений, установленных санитарными нормами СН 245-71.

Требования к устройству средств защиты. Движущиеся части конвейеров (приходные, натяжные и отклоняющие барабаны, натяжные устройства, опорные ролики и ролики нижней ветви ленты в зонах рабочих мест, ременные и другие передачи, шкивы, муфты и т.п.), к которым возможен доступ обслуживающего персонала и лиц, работающих вблизи конвейеров, должны быть ограждены.

Защитные ограждения должны быть откидные (на петлях, шарнирах) или съемные, изготовленные из отдельных секций. Для удобства обслуживания защищенных частей конвейеров в ограждениях должны быть предусмотрены дверцы и крышки. Ограждения, дверцы и крышки должны быть снабжены приспособлениями для надежного удержания их в закрытом (рабочем) положении и в случае необходимости быть сблокированы с приводом конвейера для его отключения при снятии (открытии) ограждения. Ограждения приводных, натяжных и отклоняющих барабанов ленточных конвейеров должны закрывать сверху и с торцов барабаны и участки ленты, набегающей на барабаны, на длине не менее R + 1 м от линии касания барабана с лентой (R - радиус барабана, м), чтобы исключать доступ обслуживающего персонала в эти места для ручной уборки просыпи при работе конвейера. Ограждения следует изготавливать из металлических листов или сетки с размерами ячеек не более 20X20 мм. Не допускается изготавливать ограждения из наваренных на каркас прутков и полос. Для подвесных конвейеров размер ячеек сетки может быть увеличен в зависимости от транспортируемого груза.

В зоне возможного нахождения людей должны быть ограждены:

• канаты и блоки натяжных устройств, груз натяжных устройств на высоту его перемещения и участок пола под ним;
• загрузочные устройства для насыпных грузов, периодически очищаемые обслуживающим персоналом;
• приемные устройства (бункеры, горловины машин и т.п.), установленные в местах сброса грузов с конвейеров;
• нижние выступающие части конвейеров, пересекающих проходы для людей (проезды), при помощи устройства навесов, продолженных за габариты конвейеров не менее чем на 1,0 м;
• участки трассы конвейеров (кроме подвесных конвейеров), на которых запрещен проход людей, при помощи установки вдоль трассы перил высотой не менее 0,9 м от уровня пола.

Передвижные конвейеры, если они не закрыты специальными кожухами, и конвейеры, установленные в производственных зданиях ниже уровня пола, необходимо оградить по всей длине перилами высотой не менее 0,9 м от уровня пола. Перила, ограждающие конвейеры, установленные ниже уровня пола, должны быть закрыты на высоту не менее 0,15 м от уровня пола.

Ленточные конвейеры, предназначенные для эксплуатации на открытых площадках, должны быть оборудованы защитными средствами, предотвращающими возможность сброса ветром ленты или транспортируемого груза.

На конвейерах, входящих в автоматизированные транспортные или технологические линии, должны быть предусмотрены автоматические устройства для остановки привода при появлении аварийной ситуации.

На технологической линии, состоящей из нескольких последовательно установленных и одновременно работающих конвейеров или из конвейеров в сочетании с другими машинами (питателями, дробилками и т.п.), приводы конвейеров и всех машин необходимо сблокировать так, чтобы в случае внезапной остановки какой- либо машины или конвейера предыдущие машины или конвейеры автоматически отключались, а последующие продолжали работать до полного схода с них транспортируемого груза.

С мест обслуживания должна быть предусмотрена возможность отключения каждого конвейера.

Конвейеры в головной и хвостовой частях должны быть оборудованы аварийными кнопками "Стоп".

Конвейеры с открытой трассой длиной более 30 м должны быть дополнительно оборудованы включающими устройствами, позволяющими останавливать конвейер в аварийных ситуациях с любого места по его длине со стороны прохода для обслуживания.

На подвесных конвейерах вдоль трассы допускается устанавливать аварийные кнопки "Стоп" с шагом не более 30 м.

Подвесные конвейеры на участках загрузки и выгрузки должны быть оборудованы выключающими устройствами.

В схеме управления конвейерами должны быть предусмотрены блокировка или установка предупредительной сигнализации, исключающие возможность повторного включения привода до ликвидации аварийной ситуации.

На участках трассы конвейеров, находящихся вне зоны видимости оператора с пульта управления, должна быть установлена двухсторонняя предупредительная предпусковая звуковая или световая сигнализация, включающаяся автоматически перед выключением привода конвейера.

Окраска в сигнальные цвета опасных частей конвейеров, средств обеспечения безопасности, съемной (навесной) тары и нанесение знаков безопасности производится по ГОСТ 12,4.026-76.

На рабочих местах должны быть помещены таблички, поясняющие значение применяемых средств сигнализации и режим управления конвейером.

Требования к размещению конвейеров в производственных зданиях, галереях, тоннелях и на эстакадах. Конвейеры, кроме подвесных, необходимо устанавливать так, чтобы расстояние по вертикали от наиболее выступающих частей конвейера (транспортируемого груза) до нижних поверхностей выступающих строительных конструкций (коммуникационных систем) было не менее 0,6 м.

Подвесные конвейеры следует располагать так, чтобы исключалась необходимость перемещения подвесок с грузом над рабочими местами и проходами (проездами), либо в случае производственной необходимости над рабочими местами должны быть сооружены защитные ограждения на высоте не менее 2,0 м от уровня пола, способные задержать упавший с подвески груз.

При размещении стационарных конвейеров должна быть предусмотрена возможность применения в доступных местах трассы конвейера механизированной уборки из-под него просыпавшегося (очищенного) груза без остановки конвейера. производственных зданиях, галереях, тоннелях и на эстакадах вдоль трассы конвейеров при их размещении должны быть предусмотрены проходы по обе стороны конвейера для безопасного монтажа, обслуживания и ремонта.

Ширину проходов следует определять как расстояние от выступающих строительных конструкций (коммуникационных систем) до наиболее выступающих частей конвейера (транспортируемого груза).

Высоту проходов следует определять как расстояние от уровня пола до низа выступающих строительных конструкций (коммуникационных систем). В наклонных галереях высоту следует измерять по нормали к полу.

Ширина проходов для обслуживания конвейеров должна быть не менее: 0,7 м- для конвейера, обслуживаемого с одной стороны; 1,0 м - для пластинчатого конвейера, обслуживаемого с двух сторон; 1,0 м - между параллельно установленными конвейерами (ширина прохода между параллельно установленными конвейерами, закрытыми по всей трассе жесткими или сетчатыми ограждениями, может быть уменьшена до 0,7 м); 1,2 м - между параллельно установленными пластинчатыми конвейерами, обслуживаемыми с двух сторон.

Ширина проходов для монтажа и ремонта конвейеров должна быть не менее 0,4 м. Высота проходов должна быть не менее: 2,2 м - для конвейеров, установленных в производственных помещениях; 1,8 м - для конвейеров, установленных в галереях, тоннелях или на эстакадах.

По ширине прохода вдоль трассы конвейеров, размещенных в галереях, имеющих наклон к горизонту 6-12 градусов должны быть установлены настилы с поперечинами, а при наклоне 12° - лестничные марши.

Через конвейеры длиной свыше 20 м, размещенные на высоте не более 1,2 м от уровня пола до низа наиболее выступающих частей конвейера, в необходимых местах трассы конвейера должны быть сооружены мостики для перехода людей и обслуживания конвейеров, огражденные поручнями высотой не менее 0,9 м.

Мостики через конвейеры необходимо располагать на расстоянии друг от друга: 30-50 м - в помещениях; не более 100 м - в галереях, на эстакадах; 250 м - карьерах.

Мостики должны располагаться так, чтобы расстояние от их настилов до наиболее выступающей части транспортируемого груза было не менее 0,6 м, а до низа наиболее выступающих строительных конструкций (коммуникационных систем) - не менее 2,0 м.

Ширину мостиков следует брать не менее 1,0 м.

Конвейеры, установленные на такой высоте, при которой оси приводных и натяжных барабанов, шкивов и звездочек находятся выше 1,5 м от уровня пола, должны иметь площадки для обслуживания, огражденные поручнями высотой не не менее 0,9 м.

Необходимо, чтобы расстояние по вертикали от настила до низа выступающих строительных конструкций (коммуникационных систем) было не менее 2,0 м.

Лестницы мостиков и площадок должны иметь ширину не менее 0,7 м, наклон к горизонту - не более 45°, поручни высотой не менее 0,9 м. На участках конвейеров, осмотр которых проводят реже одного раза в смену, допускается устанавливать мостики с вертикальными лестницами шириной не менее 0,6 м. Настилы мостиков и площадок должны быть сплошными нескользкими.

Контроль выполнения требований безопасности должен проводиться: при проверке конструкторской документации на конвейеры и их размещение; после изготовления конвейеров, транспортируемых в собранном виде предприятием изготовителем, при приемочных испытаниях; после окончания монтажа наладки и обкатки вновь устанавливаемых конвейеров; после аналогичных работ, вызванных переносом на другое место конвейера или расширением конвейерной линии; после капитального ремонта и реконструкции конвейеров.

Контроль должен включать проверку конвейеров как в нерабочем, так и в рабочем состоянии внешним осмотром и замером контролируемых параметров.

Методы определения шумовых характеристик конвейеров приведены в ГОСТ 8.055-73, изменение вибрации - в ГОСТ 13731-68.

4.1. Общее устройство ленточных конвейеров

Ленточные конвейеры (рис.4.1) являются наиболее распространенным средством непрерывного транспортирования различных насыпных и штучных грузов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и других областях народного хозяйства. Геометрические схемы ленточных конвейеров показаны на рис.4.2.

Основой конвейера является бесконечная вертикальнозамкнутая гибкая лента. В зависимости от типа роликоопор лента может иметь плоскую или желобчатую форму. Верхняя рабочая и нижняя холостая ветви ленты поддерживаются ролико- опорами. Поступательное движение ленте конвейера сообщает приводной барабан, приводимый во вращение электродвигателем через редуктор. Постоянное натяжение ленте обеспечивается натяжным устройством, Груз поступает на ленту через загрузочное устройство, а разгружается через воронку приводного барабана либо в любом пункте вдоль конвейера, посредством специальных разгрузочных устройств.

1. 8 м/с и ширине ленты 2400-3000 мм может быть доведена до 20
2. 25 000 т/ч. Длина отдельных горизонтальных конвейеров с высокопрочными лентами составляет
3. 10 км.

Стационарные ленточные конвейеры общего назначения делятся на легкий, нормальный, тяжелый и сверхтяжелый типы.

По типу тягового органа различают конвейеры с резинотканевой и резинотросовой, стальной и проволочной лентами, ленточно-канатные и ленточно-цепные.

4.2. Элементы ленточного конвейера

Конвейерная лента. Это основной, наиболее дорогой и наименее долговечный элемент конвейера, который является одновременно грузонесущим и тяговым органом. Лента состоит из каркаса, заключенного между резиновыми обкладками и предназначенного для поддержания груза и передачи тяговых усилий. Резиновые обкладки защищают каркас от механических повреждений и воздействия окружающей среды.

По типу каркаса ленты можно разделить на резинотканевые и резинотросовые общего назначения и специальные - морозостойкие, огнестойкие, пищевые и т.п.

Каркас лент общего назначения изготовляется из натуральных, искусственных, синтетических (полиамидных и полиэфирных) или комбинированных волокон. Обкладки - из натурального и синтетического каучука или из специальных синтетических материалов. В качестве синтетических материалов для прокладок к ленте применяют полиэфирные материалы типа лавсан (терилан); полиамидные - типа капрон, анид (нейлон), искусственный шелк.

В целях экономии хлопка вместо лент на основе бельтинга Б-820 применяются ленты нарезной конструкции без сквижей в каркасом БКНЛ-65, содержащим 72 % хлопка и 28 % лавсана (табл.4.1). Ленты по числу тканевых прокладок и ширине должны соответствовать ГОСТ 20-76.

Ленты с каркасом из комбинированных тканей (лавсан в основе и капрон в утке) более ударостойкие, чем ленты только из лавсановых волокон. Ткани из лавсана имеют меньшее удлинение, чем ткани из анида и капрона.

Наряду с применением лент с каркасом из синтетических нитей возрастает необходимость в лентах о тросовой основой, у которых стальные тросы каркаса

завулканизированы в резину. Резинотросовые ленты могут быть выполнены без тканевых прокладок или с прокладками, усиливающими тросовый каркас.

В конвейерах небольшой длины, работающих в легком режиме, в основном используют ленты с тканевыми прокладками прочностью не более 1,5 кН/см ширины прокладки.

Для транспортирования абразивных материалов применяют ленты с прокладками из комбинированных нитей (хлопок и лавсан) типа БКНЛ-100, БКНЛ-150 и со сквижами или ЛХ-120 со сквижами и брекером под рабочей обкладкой.

Для транспортирования среднекусковых абразивных грузов применяются ленты с прокладками из анида типов ТА-100 и ТА-150, из нитей лавсана типов ТЛ-150 и ТЛ-200, из нитей лавсана по основе и нитей капрона по утку типов ТЛК-150 и ТЛК-200. Толщина рабочей обкладки этих лент 4,5-6,0 мм.

Для транспортировки крупнокусковых стальных грузов может быть использована лента с прокладками типа ТА-300, а для среднекусковых - типов K-10-2-3T; ТК-300 и ТК-400, имеющие брекер с капроновой основой под рабочей обкладкой.

Резинотросовые ленты прочностью 15-60 кН/см применяются для транспортирования крупнокусковых абразивных грузов (табл.4.2).

Резинотросовые ленты по сравнению с резинотканевыми имеют меньшее относительное удлинение (до 0,25%) при одинаковой рабочей нагрузке, большую стойкость к ударным нагрузкам, хорошую продольную и поперечную гибкость, монолитны по конструкции, более дешевы и просты в изготовлении. Вместе с тем масса их значительно больше резинотканевых и стыковка, выполняемая только горячей вулканизацией, является весьма трудоемкой операцией.

Стыковка резинотканевых лент может быть «механическая»- соединение скобами, петлевыми зажимами и т.п.; горячей или холодной вулканизацией при применении специальных клеев. Стыковое соединение должно быть максимально приближено к прочности, гибкости, плотности и долговечности цельной ленты. В случаях, когда вдоль ленты действуют большие усилия, применяют соединение только с помощью вулканизации.

Резинотканевые и резинотросовые ленты изготовляются в обычном, морозостойком, огнестойком (для угольных шахт) исполнении, теплостойкие и пищевые.

Ленты обычного исполнения можно применять при температуре окружающего воздуха не ниже -25 °C и при температуре транспортируемого груза не выше +60 °С. Морозостойкие ленты сохраняют работоспособность до температуры -45 °C.

Некоторые типы лент до настоящего времени в незначительном количестве ввозят в СССР, например, резинотканевые ленты поставляются Японией, ФРГ, Великобританией, ГДР, ЧССР, ПНР; резинотросовые - в основном ФРГ, Великобританией и Францией.

По назначению роликоопоры делятся на рядовые (линейные) и специальные. Рядовые роликоопоры предназначены для поддержания ленты и придания ей необходимой формы. Специальные роликоопоры, кроме того, выполняют следующие функции: центрирующие-регулирование положения ленты относительно продольной оси; амортизирующие - смягчение ударов груза о ленту в местах загрузки; очистительные - очистка ленты от частиц налипшего груза; переходные - изменение желобчатости ленты перед барабанами.

Роликоопоры выпускаются трех типов: тяжелые, нормальные и легкие. Ось роликоопоры конструктивно выполняется жесткой на цапфах или гибкой из каната и цепи (подвесные). Наибольшее распространение получили жесткие роликоопоры.

Конструктивное исполнение роликов может быть различным и определяется в основном типом подшипников, способом их уплотнения и смазкой.

В трехроликовой опоре все ролики располагают в одной плоскости или средний ролик выдвигают вперед для уменьшения «жевания» ленты и удобства смазки. Угол наклона боковых роликов трехроликовой опоры для гибких резинотканевых (синтетических) и резинотросовых лент может быть увеличен до 30 - 35° (вместо 15° для хлопчатобумажных), что позволяет повысить производительность конвейера при той же ширине ленты и улучшить ее центрирование.

На рис.4.3 показана универсальная жесткая роликоопора, позволяющая изменять положение среднего и боковых роликов в зависимости от конкретных условий. Боковые ролики этой опоры смонтированы на поворотных кронштейнах с эксцентриками, а средний ролик на поворотной рамке.

Все роликоопоры монтируются на шарикоподшипниках за исключением роликоопор тяжелого типа для лент шириной 800-1400 мм, которые изготовляются на роликоподшипниках.

Диаметр роликов выбирают в зависимости от ширины ленты, скорости ее движения, а также характеристики транспортируемого груза (насыпной плотности, кусковатости и т.п.).

Подвесные роликоопоры (рис.4.4) применяются при транспортировании крупнокусковых грузов. Имеется несколько типов подвесных роликоопор: с дисками, укрепленными на гибком вращающемся валу, с дисками, вращающимися на гибкой оси; с роликами нормального типа, вращающимися на полых надетых на трос осях, или на осях, соединенных между собой шарнирно.

Центрирующие роликоопоры (рис.4.5) устанавливаются на конвейере для обеспечения устойчивого направленного движения ленты, особенно при повышенных скоростях движения, как на рабочей, так и на обратной ветви ленты.

Амортизирующие роликоопоры устанавливаются в местах загрузки, а при транспортировании крупнокусковых тяжелых грузов с повышенной скоростью и на линейной части конвейера. Для придания роликоопоре амортизирующих свойств ролики футеруются резиной и покрываются упругой секционной оболочкой, заполненной пористым наполнителем или воздухом. Материалом оболочки может быть резина, кордовые ткани или материалы, содержащие резину. Кроме того, в качестве роликов применяются автомобильные или авиационные шины, насаженные на полую вращающуюся трубу.

Амортизационная подпружиненная роликоопора является одним из вариантов конструктивного исполнения амортизирующих роликоопор. Наиболее податливыми амортизирующими роликоопорами являются роликоопоры, подвешенные на гибком органе.

Натяжные устройства.

Они придают ленте натяжение, достаточное для передачи на приводе тяговой силы трением при установившемся движении и пуске конвейера, ограничивают провисание ленты между роликоопорами, компенсируют удлинение ленты в результате вытяжки ее в процессе работы и сохраняют некоторый запас ленты, необходимый для перестановки ее при повреждениях.

Натяжные устройства (рис.4.6) разделяют на грузовые, механические, гидравлические и пневматические.

Грузовые устройства по их расположению делят на хвостовые, расположенные в хвосте конвейера, и промежуточные. Достоинством грузовых натяжных устройств является автоматическая компенсация удлинения тягового элемента и поддержание постоянного его натяжения в процессе эксплуатации. Недостатком грузовых натяжных устройств является их громоздкость.

Механические натяжные устройства подразделяют на винтовые, пружинно -винтовые, реечные и лебедочные.

Тип устройства определяется главным образом длиной конвейера и упругими свойствами конвейерной ленты.

Винтовые натяжные устройства применяются только на стационарных конвейерах небольшой длины и передвижных конвейерах. Винтовое натяжное устройство (рис.4.7), разработанное в «Гипрорудмаше» [35], позволяет значительно уменьшить длину винтов при том же ходе натяжного барабана. Отличительной особенностью этой конструкции является то, что в направляющих установлены ползуны, зафиксированные штырями.

Винтовые и пружинно-винтовые натяжные устройства при большой их компактности, что является достоинством этих устройств, имеют ряд существенных недостатков: они приводятся в действие вручную, обладают небольшим ходом и требуют периодического регулирования.

Лебедочные натяжные устройства приводятся в действие электрическим или гидравлическим двигателем и могут обеспечивать большое натяжное усилие и большой ход, вследствие чего они применяются преимущественно на мощных конвейерах. Они автоматически поддерживают необходимое минимальное натяжение ленты как при установившемся движении, так и в пусковой период, что исключает скольжение ленты на приводных барабанах.

На конвейерах малой и средней мощности наибольшее распространение получили грузовые натяжные устройства тележечного и рамного типа, у которых необходимое натяжение ленты создается массой подвешенного груза. Для уменьшения хода груза его часто подвешивают на полиспасте или применяют устройство с запасовкой конца троса полиспаста на барабане лебедки.

Привод ленточного конвейера.

Узлами, составляющими привод конвейера, являются опорная рама специальной конструкции, приводные и обводные барабаны, редукторы, тормозные устройства, муфты и различная аппаратура (пусковая, регулирующая) и т.п. Привод может быть однобарабанный, двухбарабанный и трехбарабанный (табл.4.3). Наибольшее распространение получили однобарабанные и двухбарабанные приводы с обводкой барабанов чистой (нерабочей) стороной ленты. Трехбарабанные приводы применяются только в конвейерах большой протяженности (L = 300 м и более).

Таблица 4.3. Принципиальные схемы приводов ленточных конвейеров

Компоновка привода может осуществляться несколькими вариантами:

- вариант I - привод представляет собой единый блок, включающий все перечисленные выше узлы, а в некоторых случаях и роликоопоры, поддерживающие ленту (если привод двухбарабанный, то оба барабана соединены между собой зубчатой или цепной передачей и расположены близко друг от друга); такие приводы отличаются компактностью, простотой конструкции и более низкой стоимостью. Недостатками их являются; невозможность увеличения мощности при наращивании конвейера и сложность как ремонта, так и осмотра. Приводы, скомпонованные по первому варианту для лент шириной 600-1220 мм, распространены за рубежом, где часто такой привод устанавливают без фундамента [фирмы «Хыовуд» (Великобритания), «Демаг» (ФРГ) и Др.]; - вариант II - привод, собираемый из отдельных унифицированных узлов-блоков, позволяющих компоновать приводы различной мощности и с жестко связанными приводными барабанами, и независимым приводом каждого барабана, при двухбарабанном приводе; такие приводы компактны, легко и быстро собираются, но более тяжелые. Такие приводы, состоящие из шести-восьми узлов, имеющие мощность до 80 кВт и более для лент шириной 800-1400 мм, выпускает ряд европейских стран (ФРГ, Великобритания, ПНР, ЧССР и др.; - вариант III - привод, имеющий общую длинную жесткую раму, на которой устанавливаются все узлы привода, а также натяжное устройство с достаточно большим ходом настоящего барабана (при такой компоновке сохраняется центрированное расположение подвижных и неподвижных частей, установленных на раме); такие приводы применяются для мощных конвейеров (чаще всего полу стационарных); - вариант IV - привод, состоящий из нескольких независимых приводных блоков, установленных каждый на своем фундаменте; такой компоновки привод применяется для мощных магистральных конвейеров; - вариант V - привод с применением мотор-барабана (в таком приводе двигатель, обычный или планетарный передаточный механизм, системы охлаждения и электропитания смонтированы внутри барабана); для обеспечения быстрого торможения ленты конвейера мотор-барабаны оборудуют электромагнитными тормозами, а охлаждение может быть воздушное или масляное. Привод с мотор-барабаном применяется на передвижных, а также стационарных конвейерах небольшой мощности и протяженностью не более 150 м.

Опытные образцы мотор-барабанов типов МБО, МБО1, МБО2, разработанных в НИГРИ [35] и испытанных на шахтах Криворожского месторождения, имеют мощность 4,5-40 кВт при ширине ленты 650-1500 мм.

Присоединительные размеры рамы каждого привода к опорной конструкции и привязка рамы к оси приводного барабана не зависят от типа, установленного на приводе редуктора.

В табл. 4.4 и табл. 4.5 приведены краткие характеристики приводов с коническими редукторами.

Таблица 4.4. Размеры приводов с коническими редукторами

Таблица 4.5. Комплектовка приводов ленточных конвейеров с коническими редукторами