книги / Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов
..pdf1,25 м. Нижние ролики установлены на стойках через каждые 5 м. Концы канатов закреплены специальными зажимами к приводной и концевой станциям, которые установлены на фундаментах.
Для натяжения каната служат специальные натяжные стойки, расположенные с шагом 100 м по длине трассы. Натяжная стойка (рис. IV.19, б) имеет верхнюю неподвижную рамку 6 с двумя от клоняющими блоками и нижнюю подвижную рамку 7 с одним бло ком. Для натяжения каната между неподвижной и подвижной рам ками применяют домкрат, перемещающий нижнюю подвижную рам ку. Тем самым происходит натяжение огибающего блок каната. После натяжения каната рамку 7 стопорят валиками S.
Рис. IV.20. Схема подвески роликоопор и действующих сил в пролете ленточного конвейера с канатным ста вом
Расчет канатного става состоит в определении натяжения кана тов, необходимого для ограничения их провеса между опорами, так как при большом провесе канатов лента получает волнообраз ную форму, причем происходит перегрузка роликоопор, располо женных близ стоек, и соответственное уменьшение нагрузки иа ос тальные роликоопоры, а при ослаблении канатов и сильно натянутой ленте возникает опасность отрыва ее от средних роликоопор.
Рассматривая канат как гибкую нить, свободно лежащую в двух
точках |
на опорах |
и нагруженную сосредоточенными |
грузами |
||
(рис. IV.20), получаем основное уравнение, связывающее распор |
|||||
каната, т. е. горизонтальную составляющую Н натяжения |
канатов |
||||
S (Н = |
S cos б |
S) |
с прогибом х |
в средней точке: |
|
|
|
|
М = Нх, |
кгс-м, |
(IV. 23) |
где М — момент всех сил, действующих по одну сторону от этой точки.
Действующие на канат силы Р г = Р 2 = Р 3 = Р определяются из выражения
P = (q + qл + 2дк) lp + Gp*& {q + q„) l'p + Gp, кгс, |
(IV.24) |
|
где q, qa и qK— вес соответственно |
груза, ленты и каната, кгс/м; |
|
Gp — вес роликоопоры, |
кгс; |
|
Zp — расстояние между |
роликоопорами, м. |
|
Обычно роликоопоры навешивают на канат симметрично отно сительно стоек с одинаковым шагом так, как показано на рцс. IV.20. В этом случае реакция стоек
R A = R B = J £ - , к г с , |
(IV.25) |
где i — количество роликоопор в пролете.
Уравнение моментов для средней точки пролета, в которой стрела
провеса х = /шах* принимает вид |
|
Н х~ ^ - ^ - + ^ Р 11= °, |
(IV.26) |
где Z£. — расстояние от роликоопор до средней точки пролета. Натяжение каждого из двух канатов
Обозначив
|
|
/шах= |
x — kl = |
kil'p, |
|
|
(IV.27) |
||
где Z — длина пролета, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s * = p ( |
r - |
1 |
г |
) т |
- |
|
<iv -28> |
|
Для i = 3 |
Z'; |
для |
i = |
4 |
|
= |
2Zpj |
для i = |
5 2 h = 3Zp |
и т. д. Обычно Zp = |
1,0 |
-7- 1,5 мм. |
|
|
выбирают диаметр несущего |
||||
По максимальной величине SKmax |
|
||||||||
каната dK. Как показывают расчеты, |
dK = |
20 |
25 мм. |
Ленточные |
конвейеры типажного ряда 2Л100, ЛБ100 имеют несущий канат диаметром dK = 22 мм.
Из выражения (IV.28) видно, что требуемое натяжение каната тем больше, чем больше силы Р и количество роликоопор в пролете Z, а также чем меньше к (отношение стрелы провеса / тах к длине про лета Z), величина которого не должна превышать 0,03. Поэтому, учитывая сложность крепления концов канатов большого диаметра, на сильно нагруженных конвейерах число роликоопор ограничивают тремя, а иногда и двумя в пролете. На легких конвейерах для умень шения числа опорных конструкций количество роликоопор в про лете принимают больше.
Для удержания канатов на определенном расстоянии друг от друга к ним под лентой крепят распорные дуги. Если последние отсутствуют, то канаты отклоняются роликоопорами не только вниз, но и навстречу друг другу. Чтобы избежать чрезмерного сбли жения канатов, натяжение их берут несколько выше расчетного.
Шаг роликоопор на грузовой ветви ленточного конвейера зави сит от ряда факторов, основными из которых являются предотвра щение чрезмерного провисания и выполаживания ленты между роли-
коопорами и ограничение статической и динамической |
нагрузок |
на них. В связи с тем, что провисание ленты возрастает с |
увеличе |
нием нагрузки на нее, которая, в свою очередь, возрастает с увели чением ширины ленты и насыпного веса груза, шаг роликоопор принимают в обратно пропорциональной зависимости от величины этих параметров.
Для конвейеров, перемещающих уголь, типаж подземных ма гистральных конвейеров предусматривает шаг роликоопор 1400 мм для лент шириной 500—800 мм; 1200 мм для лент шириной 1000— 1200 мм; 1000 мм для лент шириной 1200—2000 мм. Для порожня ковой ветви шаг принимают вдвое большим.
На очень длинных конвейерах, у которых натяжение ленты в го ловной части иногда в несколько раз превосходит ее натяжение в хво стовой части, оказывается целесообразным для сокращения количе ства роликоопор принимать два или три разных шага по длине кон вейера с уменьшением его к головной части.
Диаметр роликов жестких и подвесных роликоопор выбирают главным образом в зависимости от величины действующих на них статических и динамических нагрузок. Статическая нагрузка за висит от ширины ленты и насыпного веса груза, динамическая — от кусковатостИ груза, скорости ленты, а также от ее толщины, структуры и силы натяжения. Кроме того, скоростью ленты и диа метром роликов определяется скорость их вращения, достигающая на быстроходна* конвейерах 500—800 об/мин. С увеличением диа метра роликов •несколько уменьшается коэффициент сопротивления качению лецХы, но возрастает их вес и стоимость. Указанными соображениями руководствуются, устанавливая диаметр роликов. Принят следующий ряд наружных диаметров роликов: 108, 127, 159, 194 и 2ig >ш .
К ролику предъявляют следующие требования: минимальное и стабильное при разных условиях эксплуатации сопротивление вращению; обе(Шечение прочности и долговечности, определяемой не менее чем Тр0хгодичным сроком работы без ремонта; минимальный уход при эксплуатации; технологичность и ограниченная стоимость изготовление в условиях массового производства. Трудности, свя занные с осуществлением этих требований, обусловили большое разнообразие конструкций роликов, выпускаемых машиностроитель ными заводами. Однако на основе опыта эксплуатации ленточных конвейеров ц изменений, внесенных в последнее время в технологию их производив#» выявились некоторые общие прогрессивные на правления в конструировании роликов, к которым в первую очередь относятся расцоложение шарикоподшипников и способ их смазки.
На практике применяют три конструктивных типа роликов: на цапфах (полуосях), сделанных заодно с фланцами; со сквозной вращающейся вместе с роликом осью (в обоих случаях с подшипни ками, расположенными вне ролика) и с неподвижной осью и подшип никами, расположенными внутри ролика. Наилучшие эксплуата ционные качества показал третий тип. Оп является сейчас преобла дающим в практике конвейеростроения. Этот тип ролика позволяет также упростить станину роликоопоры и расположить на ней ро лики с меньшими зазорами (в которых может прогибаться и заклини ваться лента). В подвесных шарнирных роликоопорах этот тип является по существу единственным практически возможным.
Рис. IV.21. Подшипниковые узлы роликов:
а — с закладной смазкой; б — с возобновляемой смазкой; в — конст рукции УкрНИИПроекта
Другим направлением является отказ от. веема трудоемкой при эксплуатации конвейеров системы периодически возобновляемой смазки и применение (как основной) системы смазки, закладываемой на весь срок службы ролика (или до его ремонта). Реализация этого направления связана с созданием новых эффективных уплотнитель ных устройств, обеспечивающих высокую герметичность и не вызы вающих заметного увеличения сопротивления вращению роликов. Этим требованиям удовлетворяют применяемые в различных соче таниях лабиринтные уплотнения и упругие защитные кольца. Ла биринтные уплотнения изготовляют штамповкой и прессованием преимущественно из синтетических материалов, обладающих ан тифрикционными свойствами, мало истирающихся и не дающих абразивного продукта истирания. Упругие (мембранные) кольца изготовляют такими же способами из специальной тонколистовой стали или из упругих пластмасс, а иногда из маслостойкой резины.
На рис. IV.21, а показан подшипниковый узел в сборе с заклад ной смазкой, монтируемый в изготовленном глубоким прессованием стакане-фланце и состоящий из крышки 1\ упругого невращающегося фасонного кольца 2, образующего вместе с крышкой первую ступень уплотнения; установочного разводного кольца 3, закладываемого в выточку валика; вращающегося 5 и невращающегося 4 колец
двухступенчатого торцового лабиринта; шарикоподшипника 6 и уплот няющего упругого кольца 7. На рис.IV.21, б показан подшипниковый узел такого же типа с подводимой по осевой канавке в валике возо бновляемой смазкой и с другой технологией изготовления и крепле ния стакана-фланца.
На рис. IV.21, в показан новый хорошо себя зарекомендовавший тип подшипникового узла с закладной смазкой конструкции инсти тута УкрНИИПроект, состоящий из резинового кольца 2 первой ступени уплотнения; крышки 1 с жировыми канавками; невращающегося уплотнительного кольца 8 и шарикоподшипника б, защи щенного с обеих сторон фасонными уплотнительными кольцами 9 из капрона.
Способы центрирования ленты
Для предотвращения сбегания ленты в сторону и автоматического выравнивания ее хода применяют центрирующие роликоопоры. Конструктивно они разделяются на две группы: регулируемые и са-
моцентрирующие. К |
пер |
Q |
|
|
|
б |
|
|
||||
вой группе |
относятся ро- |
|
|
|
|
|
||||||
ликоопоры, |
закрепляемые |
|
|
|
|
|
|
|
||||
под некоторым углом к по |
L |
|
|
|
|
|
|
|||||
перечной |
оси |
конвейера |
|
|
1 |
|
|
|
||||
(обычно 3—4°); ко второй |
А |
|
|
А |
|
|
|
|||||
группе |
— |
|
роликоопоры, |
|
|
I20*30'* |
|
|
|
|
||
которые |
|
реагируют |
на |
жтшяшязт |
|
|
|
|||||
смещение ленты в сторону |
|
А^А |
|
|
|
|
||||||
и возвращают |
ее в исход |
|
|
|
к |
|
|
|
||||
ное положение. Большин |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ство передвижных и полу- |
|
|
-------- . ■.■ |
|
|
|
||||||
стационарных |
конвейеров |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
т |
|
|
|
||||||
оснащены |
роликоопорами |
|
|
|
ш ш |
в ш ш. |
||||||
первой группы (рис. IV. 22, |
|
|
|
|
|
5 |
|
|||||
а, б). Роликоопоры второй |
|
|
|
|
|
|
||||||
группы сложны по конст |
|
|
|
|
----- тЬь |
|
||||||
рукции. |
Их |
применяют, |
|
|
|
|
|
|
|
|||
как правило, на стационар |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ных конвейерах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
На конвейерах Донец |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
кого машиностроительного |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
завода |
им. |
|
Ленинского |
|
|
|
|
|
|
|
||
комсомола |
Украины ниж |
Рис. IV .22. Схемы центрирующих устройств: |
||||||||||
ние ролики |
|
(рис. IV.22, в) |
а — роликоопора |
порож ней |
ветви |
ленты нормаль |
||||||
устанавливают |
под углом |
ной |
«л отковости»; |
б — р ол и кооп ора |
порож н ей ветви |
|||||||
о братн ой «л отк ов ости »; в — одноролпковая опора п о |
||||||||||||
5° к горизонтальной |
оси. |
рож ней ветви с переменным наклоном; |
г — автом а |
|||||||||
На соседних |
секциях они |
тическое |
устрой ство с пневматическим |
приводом |
||||||||
имеют наклон в разные стороны |
для |
образования |
лотка. |
Поэтому |
кронштейны выполнены с пазами, позволяющими перекашивать нижний ролик по ходу ленты. В некоторых конструкциях поворот
и фиксация роликоопор осуществляются с помощью винтового устройства. Этот способ центрирования прост и экономичен, что поз воляет применить его на каждой роликоопоре для получения сум марного эффекта стабилизации ленты. Однако центрирующее дей ствие отдельных роликоопор невелико, так как смещающие силы от соседних роликов полностью или частично компенсируют друг друга.
Более эффективен способ центрирования ленты поворотом роли коопор под воздействием тягового органа или от самостоятельного привода.
Поворотные опоры (рис. IV.23, а) имеют установленные на рыча гах дефлекторные ролики 6, которые разворачивают роликоопору под действием отклонившейся ленты.
При повороте роликоопоры на угол а относительно ее нормального
положения возникает смещающая ленту сила |
|
^см = ^тр. ск cos сс Fтр^кач sin ос. |
(IV.29) |
Величина сопротивления движению ленты при качении ее по
ролику |
|
^тр.кач~(?л + ?р + 9) |
(IV.30) |
где дл, др, q — соответственно вес ленты, движущихся частей ро ликоопоры и груза, приходящиеся на центрирующую роликоопору;
w' — коэффициент сопротивления движению ленты по нормально установленной роликоопоре.
Величина сопротивления движению ленты при скольжении ее по ролику
^тр.ск = (?л + $)/с, |
(IV.31) |
где /с — коэффициент трения скольжения ленты по |
роликоопоре. |
Момента, необходимого для разворота роликоопоры, часто ока зывается недостаточно вследствие увеличения сопротивления в шар нире (засорение, заклинивание, коррозия и пр.), и роликоопора не центрирует ленту, а лишь приспосабливается к движению по следней.
Для увеличения этого момента применяют принудительный раз ворот путем подтормаживания роликов (рис. IV.23, б). К боковому кронштейну поворотной балки 5 крепят механизм торможения под держивающего ролика 5, представляющий собой двуплечий рычаг, на одном конце которого установлен дефлекторный ролик 6, на дру гом — тормозные колодки 8. Дефлекторный ролик и тормозные ко лодки связаны между собой пружиной кручения. Пружина 9 удерживает тормозные колодки от соприкосновения с роликом при нормальной работе.
При воздействии кромки ленты 1 на дефлекторный ролик послед ний поворачивается, деформируя пружину кручения, в результате
Рис. IV.23. Конструкции самоцентрирующих роликоопор:
а — поворотных; б — с тормозами рычажного типа; в — качающегося типа; 1 — лента; 2 — кронштейн; 3 — поддерживающий ролик; 4 — несущая балка; 5 — поворотная опора; 6 — дефлекторный ролик; 7 — ограничительный упор; 8 — тормозные колодки; 9 — возвратная пружина; Ю — конечный выключатель; 11 — ось
тормозные колодки затормаживают поддерживающий ролик. По скольку скорость ленты постоянна, ролик 6 увлекается ею в напра влении движения, поворачивая роликоопору на некоторый угол
и |
смещает ленту |
в противоположную сторону. Тормозное усилие |
и |
соответственно |
угол поворота роликоопоры зависят от силы да |
вления кромки ленты на дефлекторный ролик.
Для ограничения поворота роликоопоры предназначены упоры 7. Конечный выключатель 10, связанный с неподвижной частью роли коопоры, служит сигнализатором схода ленты. В электрической схеме предусмотрена выдержка во времени срабатывания, что предохра няет от частых выключений конвейера, так как обычно лента после схода возвращается в исходное положение.
Центрирующее действие роликоопоры можно увеличить, исполь зуя продольную составляющую веса ленты с грузом или для нижней ветви только ленты (рис. IV.23, в). Для этого поворотная часть ро ликоопоры 5 имеет возможность вращаться вокруг оси 11, располо женной под углом 15—30° к вертикали в сторону движения ленты. При повороте одна сторона опоры приподнимается (при сходе с нее лепты), а другая, наоборот, опускается под действием веса ленты, двигаясь по ходу ленты.
Описанная конструкция нашла ограниченное применение вслед ствие значительного износа нижней обкладки ленты.
Для увеличения момента, поворачивающего роликоопоры или концевые барабаны, разработаны устройства, в которых поворот производится от движущейся ленты или индивидуального привода через зубчатые, винтовые и гидравлические передачи. Такое цент рирующее устройство с пневматическим приводом [2] (см. рис. IV.22, г) служит для поворота концевого барабана 2 с помощью датчиков 5 схода ленты 1. Датчики схода ленты связаны с золотни ками 4, которые управляют пневмоцилиндрами 3. Ход поршней
пневмоцилиндров |
обеспечивает необходимый |
перекос барабана 2 |
и центрирование |
ленты. |
их конструктивной |
Йрименение подобных устройств затруднено |
сложностью, высокой стоимостью, необходимостью постоянного на блюдения и ухода при эксплуатации.
§ 4. ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Способы погрузки, помимо конструктивных особенностей кон вейера, определяются видом перемещаемого груза и скоростью кон вейерной ленты.
На рис. IV.24, а показана схема погрузки крупнокускового груза вибрационным или качающимся питателем-грохотом на кон вейер, движущийся с ограниченной скоростью, на рис. IV.24, б — на быстроходный конвейер с помощью профилированного лотка, на котором происходит формообразование грузопотока, сообщение ему скорости, близкой к скорости ленты, а иногда также подсев мелких фракций. Для конвейеров с весьма высокой скоростью, чтобы
предохранить конвейерную ленту от сильного износа на погрузочном пункте, нередко применяют ленточные ускорительные питатели (рис. IV.24, в), на которых грузопотоку сообщается скорость, рав-
ная скорости ленты конвейера. Рассмотрим метод определения
рабочей длины I горизонтального питателя и мощности его двига теля.
а |
6 |
V}м/с |
гг,м/с |
Рис. IV. 24. Схемы погрузки на кон |
Рис. |
IV.25. |
Графики скорости движе |
вейер |
ния |
груза |
на ленточном ускоритель |
|
|
|
ном питателе |
Если груз поступает на питатель со скоростью в направлении движения ленты v0 = 0 и приобретает затем на длине I скорость н, м/с, то при равноускоренном (под действием постоянных сил) движе нии груза на ленте (рис. IV.25, а) и времени его разгона t, с
I — |
, м. |
(IV.32) |
Лента, движущаяся с постоянной скоростью v, проходит за этот же период путь
s = vt1 = |
2l. |
(IV.33) |
|
Следовательно, путьгруза |
относительно ленты (путь |
трения |
|
о ленту) |
|
|
|
s - l = |
2 l - l = |
l = ^ - . |
(IV. 34) |
В случае поступления грузопотока на ленту питателя со скоро
стью в направлении хода ленты v0 > 0 (vQ < |
v) длина рабочей части |
питателя (рис. IV.25, б) |
|
r = = »±»0_t. < t |
(IV.35) |
и путь груза относительно ленты |
|
H = |
(IV.36) |
При движении лежащего на горизонтальной ленте груза весом G, кг с на него действует сила трения о ленту (с коэффициентом трения /)
159
и о борты конвейера. Величину последней учитываем коэффициец, том к
G f - G fk — j a = 0. |
(IV.37) |
Отсюда ускорение движения груза
я = £ /(! — &), м/с2.
Продолжительность периода |
разгона при v0 = о |
||
|
У2 |
С, |
|
^ ~ |
gf (1— Л) |
||
|
|||
а требующаяся рабочая длина питателя |
|
||
У*1 |
у2 |
м. |
|
|
2 g f { i - k ) |
||
|
|
(IV.38)
(IV.39)
(IV.40)
В связи с тем, что скорость груза на ленте питателя возрастает от 0 до v с постоянным ускорением, средняя скорость груза
У , м/с. (IV.41)
Нагрузка на 1 м ленты, обратно пропорциональная скорости груза, уменьшается от максимальной у погрузочной воронкц до ми нимальной в головной части питателя. Средняя нагрузка на 1 и ленты при производительности питателя Q, тс/ч
qcp= З.бУср"^ 3,6у “ '1.8У 1 кгс/м* |
(IV.42) |
При этом сила трения, действующая на ленту,
F = |
кгс |
(IV.43) |
и мощность двигателя, затрачиваемая на разгон груза и преодоление возникающих при этом сил трения,
у / |
Fv |
Qlf |
Qy* __ |
в |
(IV.44) |
|
102 |
1,8-102 ~ |
3600(1— К) ’ |
в |
Общая мощность питателя
N = |
N ' + N о |
» кВт, |
|
Л |
|
где iV0 — мощность на валу барабана, подсчитанная для Читателя как для конвейера производительностью Q и длиной /;
И — к. п. д. привода.
Втехнологических схемах работы горнотрЗнспортных комплек
сов возможны случаи, когда необходима погрузка транспортируемого материала на ленту забойного или отвального конвейера в зоне при водной станции, куда не может подойти перегрузочная тележка