CC BY
85
- © В.И. Галкин, Е.С. Сазанкова, 2014
УДК 622.647.2
В.И. Галкин, Е.С. Сазанкова
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЗИНОТРОСОВЫХ ЛЕНТ ДЛЯ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Рассмотрены конструктивные особенности зарубежных и отечественных резино-тросовых конвейерных лент. Особое внимание уделено конструктивным решениям обеспечивающим целостность каркаса ленты. Приведены характеристики обкладок лент в соответствии со стандартами DIN и ISO, поскольку они выполняют важную функцию в сохранности каркаса ленты и обеспечивают применение лент в заданных условиях эксплуатации. На основании сравнительного анализа, и необходимых расчетов приведены графические зависимости массовых характеристик и продольных модулей упругости резинотросовых лент в зависимости от их разрывной прочности. Обозначены преимущества лент с усиленным каркасом и обкладками. Представлены конструкции резинотросовых лент с чипами, позволяющие контролировать их состояние в процессе эксплуатации. Создание высокопрочных конвейерных лент, с обкладками позволяющими транспортировать материал с температурой до +4500 С, и имеющих энергосберегающие обкладку, значительно расширяет область применения ленточных конвейеров. Ключевые слова: ленточный конвейер, резинотросовая конвейерная лента, конструкция ленты, каркас, толщина каркаса, конструкция каркаса, масса ленты, разрывное усилие, модуль упругости, мониторинг ленты.
За последние десятилетия, в мировой практике эксплуатации горных предприятий появилось большое количество систем непрерывного транспорта, осуществляющих доставку полезного ископаемого на значительные расстояния, а также с повышенным углом наклона [1], за счет применения ленточных конвейеров.
При создании таких конвейеров важную роль играют не только кон-
структивные особенности конвейера, но также и конвейерная лента, способная выдерживать большие динамические нагрузки на приводных барабанах. Кроме того, лента должна быть устойчива к абразивному износу, обладать хорошими изгибными свойствами, иметь наименьший возможный вес и минимальное удлинение, а также длительный срок службы при минимальных эксплуатационных затратах.
Таблица 1
Прочностные характеристики современных резинотросовых лент
№ п/п Фирма-изготовитель Разрывная прочность резинотросовой ленты, Н/мм
1 PHOENIX 400 - 8500
2 CONTITECH 500 - 10 000
3 FENNER DUNLOP 500 - 5000
4 SEMPERTRANS 630 - 7000
5 GOODYEAR 800 - 10 000
6 METSO MINERALS 500 - 6700
7 MATADOR 1000 - 5000
зщК^тг
Рис. 1. Резинотросовая конвейерная лента стандартной конструкции:
1 - верхняя (рабочая) резиновая обкладка;
2 - резиновый каркас; 3 - стальные тросы; 4 - нижняя (нерабочая) резиновая обкладка
Рис. 2. Конструкция резинотросовой ленты Metso Minerals с одинарным армирование: а) поперечное армирование полиамидными нитями, б) поперечное армирование стальными тросами : 1 - верхняя (рабочая) резиновая обкладка; 2 - резиновый каркас; 3 - стальные тросы; 4 - поперечное армирование полиамидными нитями, 5 - поперечное армирование стальными тросами, 6 - полиамидные нити, 7 - нижняя (нерабочая) резиновая обкладка
Рис. 3. Конструкция резинотросовой ленты Metso Minerals с двойным армирование: 1 - верхняя (рабочая) резиновая обкладка; 2 - резиновый каркас; 3 - стальные тросы; 4 - поперечное армирование стальными тросами, 5 - полиамидные нити, 6 - нижняя (нерабочая) резиновая обкладка
Поэтому мировые производители резинотросовых конвейерных лент, такие, как: «CONTITECH», «PHOENIX», «FENNER DUNLOP (Германия)»; «GOODYEAR» (Америка), «METSO MINERALS» (Швеция); «SEMPERTRANS» (Голландия, Польша), и многие другие, разрабатывают ленты различного конструктивного исполнения, которые способны транспортировать горную массу при различных условиях эксплуатации и климатических зонах, при этом ленты сочетают в себе все необходимые критерии, о которых говорилось выше.
В табл. 1 приведены прочностные характеристики современных резино-тросовых лент.
Как видно из данной таблицы разрывная прочность современной ре-зинотросовой ленты может достигать 10000 H на миллиметр ширины ленты [9,10]. Стоит отметить, что данное значение прочности ленты, по сравнению с лентами, выпускаемыми в 2012 году возросло, тогда эта величина составляла 8500 H/мм (фирмы PHOENIX) [7].
В настоящее время, можно выделить четыре основные конструкции резинотросовых лент:
1) Стандартная конструкция [2]. Каркас ленты состоит из продольных стальных тросов, завулканизирован-ных в резину, а сам каркас находится в резиновых обкладках, рис. 1
2) Усиленная конструкция каркаса [6]. Каркас ленты состоит из продольных тросов с дополнительным поперечным армированием, соединенных между собой полиамидной нитью. Каркас находится в резиновых обкладках. Такое армирование может односторонним (рис. 2) и двусторонним (рис. 3).
3) Усиленная конструкция каркаса с брекерными прокладками или поперечным армированием [8]. Каркас состоит из продольных тросов, завулканизированных в резину с до-
а)
IООООО ООООО |
б)
У слоеные обозначения;
ООО - металлические тросы;
Рис. 4 Усиленная конструкция каркаса резинотросовой ленты фирмы Зетрет&апв: а) армирование стальными тросами, б) дополнительная брекерная полиамидная прокладка: 1 - верхняя (рабочая) резиновая обкладка; 2 - стальные тросы; 3 -резиновый каркас; 4 - армирование стальными тросами; 5 - поперечное армирование полиамидной тканью; 6 - нижняя (нерабочая) резиновая обкладка
полнительными брекерными прокладками из полиамида, либо поперечным армированием из стальных тросов. Каркас ленты находится в наружных резиновых обкладках, рис. 4.
4) Стандартная конструкция каркаса с наружными защитными обкладками [8]. Каркас ленты состоит из продольных стальных тросов, завул-канизированных в резину, а в верхней, либо в верхней и нижней обкладке располагается защитная брекерная прокладка, либо металлическая сетка (рис. 5, 6).
Основные преимущества резино-тросовых лент с усиленными каркасом и защитными обкладками заключаются в следующем:
• Высокая сопротивляемость ленты механическим повреждениям;
• Возможность применения в тяжелых условиях эксплуатации;
• Способность воспринимать энергию ударов в месте погрузки материала при сохранении целостности каркаса;
: :: : - металлическая сетка: 3 - г_-_1 - - орокериая иол нам ид пая прокладка.
Рис. 5 Конструкция резинотросовой ленты SEMPERTRANS с одним защитным слоем в верхней обкладке : а) защита металлической сеткой, б) защита брекерной прокладкой из полиамидной ткани; где 1 -рабочая обкладка, 2 - каркас ленты, 3 - нерабочая обкладка
а)
Рис. 6 Конструкция резинотросовой ленты SEMPERTRANS с двумя защитными элементами в наружных обкладках: а) защита металлической сеткой, б) защита брекерной прокладкой из полиамидной ткани; где 1 - верхняя обкладка, 2 - каркас ленты, 3 - нижняя обкладка
• Повышенная устойчивость к многократным ударам остроугольных кусков материала;
• Ограничение размеров продольных порывов и пробоев ленты;
• Обеспечение оптимальной эксплуатационной надежности конвейера;
• Возможность использования тех же диаметров барабанов, что и для стандартных лент без элементов усиления.
Рис. 7. Резинотросовая лента «STAHLCORD®»
Особый интерес представляет лента фирмы ContiTech с запатентованным названием «STAHLCORD®», рис. 7. Такая лента имеет каркас, состоящий из тросов полуоткрытой конструкции с двукратным оцинкованием [9]. Основные преимущества такой ленты заключаются в следующем:
• высокая продольная гибкость, благодаря которой диаметр приводного барабана может быть меньше, чем для резинотканевых лент;
• хорошая гибкость в поперечном направлении способствует большему желобообразованию, причем даже узких лент;
• возможность изготовления лент с очень толстыми обкладками;
• за счет полуоткрытой конструкции каркаса масса ленты меньше по сравнению с другими резинотросовы-ми лентами той же прочности.
Так, например, в штате Колорадо -Денвере осуществляется непрерывная транспортировка молибденовой руды на расстояние 17 км. При этом, трасса конвейера имеет криволинейные участки, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. На этой конвейерной линии была применена резинотросовая конвейерная лента типа «STAHLCORD® ST 5400», а благодаря новой энергооптимизиру-ющей обкладке на нерабочей стороне ленты стало возможно снизить приводную мощность на 8%.
Масса сердечника резинотросовых лент зарубежных фирм - изготовителей находятся примерно в одном диапазоне, чего нельзя отметить в лентах отечественного производства.
На рис. 8 представлен график зависимостей массы сердечника резино-тросовой ленты (кг/м2) от ее разрывной прочности (Н/мм). Для построения графика были использованы ленты таких
ümöTech ■ 1- McGoMi iw'ol» -^SempenraiK Ii' Курскиелинетехник
500 1300 ГЫЮ 1500 4500 S500 6500
Прочность 1 мм несущей ширины ленты,ар , Н/мм Рис. 8. Масса сердечника резинотросовой ленты различных фирм-изготовителей
фирм, как «ContiTech», «MetsoMinerals», «Sempertrans» и ленты российского производства Курского завода РТИ.
Обкладки импортных резинотро-совых лент изготавливаются в соответствии со стандартами DIN, и ISO, которые предъявляют к ним особые технические требования в зависимости от назначения, и условий эксплуа-
тации. В табл. 2 приведены основные типы резиновых обкладок резинотканевых импортных лент.
Необходимо отметить, что у различных фирм изготовителей, обозначение обкладок лент возможна со своей маркировкой, которая может совпадать, либо отличаться от маркировки по стандартам DIN и ISO.
Таблица 2
Тип обкладок применяемых на конвейерных лентах в соответствии с DIN 22102, ISO 10247 и DIN 22131
Обозначение, по Характеристики Область применения (примеры) Эластомер (материалы) Температура материала °С
ISO DIN Мин. Макс. Пик
H X Износостойкие обкладки для тяжелых условий эксплуатации, при транспортировании кусков, с острыми гранями или для применения на транспортерах с чрезвычайно большой высотой падения материала. Руда, камень NR/BR -40 +60 + 100
L Y Износостойкие обкладки стандартного применения Уголь, гравий, песок, удобрения SBR -30 +60 + 100
D Y,W Износостойкие обкладки для мелких и абразивных материалов Цемент, гипс, абразивный песок NR/BR -40 +60 +90
D Y,W Особо износостойкие обкладки для мелких абразивных материалов Цемент, гипс, абразивный песок NR/BR -30 +60 +90
L T,Y Износостойкие и термостойкие обкладки для крупнокусковых материалов Чугун, кокс SBR -15 + 150 + 170
T,C Износостойкие обкладки с повышенной термостойкостью Цемент, клинкер, зола EPM -30 + 190 +250
T,C Износостойкие обкладки с повышенной термостойкостью, огнестойкостью по ISO 340 Цемент, шлак, зола EPM -30 + 190 +250
L S Огнестойкие обкладки по ISO 340 Уголь, удобрения NR/SBR -25 +70 + 100
D S,Y Огнестойкие обкладки по ISO 340, для абразивных материалов Уголь, кокс NR/SBR -25 +70 + 100
G Масло- и жиростойкие обкладки Древесная стружка, зерно NBR/ SBR -35 +60 +80
L A Белые износостойкие обкладки для пищевых продуктов (FDA), не антистатические Сахар, бумага NBR/ SBR -35 +60 +90
Если не оговорено особо, все обкладки не обладают антистатичностью
Обкладки конвейерной ленты могут применяться при температуре транспортирования в таких пределах как: от - 60 до +250 °С.
У некоторых зарубежных фирм, таких, как «ЭипЬр», «СопйТесЬ» появились огнеупорные обкладки, способные выдерживать температуру в +400 °С в течение 2,5 ч [4, 5].
К сожалению, в каталогах всех фирм изготовителей лент, отсутствуют данные об их продольном модуле упругости , который необходим для расчета пусковых и тормозных про-пессов ленточных конвейеров, а также для определения допустимых радиусов кривизны.
Продольный модуль упругости ре-зинотросовой конвейерной ленты, Е (Н/м2), может быть определен Е
Е = ^--
^ (Ь ■п) (1)
где Р4 - суммарная площадь сечения тросов в ленте, м2; Е0 - модуль упругости троса, принимается 5,8 • 1010 Н/м2;
- диаметр троса, м2; Ь - шаг тросов в ленте, м2; п - количество тросов в ленте, шт.
Количество тросов в ленте, (шт), можно определить из выражения
В - 2 • 1
п = -
Ь , (2) где В - ширина ленты, м; 1 - расчетное расстояние от пентра крайнего троса до борта ленты, м; Ь - шаг тросов в ленте, м.
Суммарная площадь сечения тросов в ленте, м2 р = •п
" 4 , (3)
где п - количество тросов в ленте, шт.; dtr - диаметр троса, м2.
Расчет был произведен для ре-зинотросовых лент, таких фирм-изготовителей, как «Ме18оМтегаЬ», «СопйТесЬ», «БетреГташ» и Курскре-зинотехника, рис. 9.
Как видно из приведенного рисунка продольный модуль упругости возрастает прямо пропорпионально прочности ленты. Однако в некоторых случаях данная величина искуственно ограничивается за счет конструкпии каркаса ленты. На графике, рис. 9, это выражено в виде перепадов высот.
X
Б □
а &
л %
2 I
IX л
X
л
к
о $
а
с:
2 3.5 О
_
— ¿г
1— —1 -
I
_ _
_± _
-
|
К
\
"7
- - — — _
в
г 1
1 /
т/.
-Ме(зоМ|пегв15 -СопйТкЬ -Бетоегт^пй -Курскоеэигютмни г
500 1000 '500 1050 25« ЭООО 3500 ВД00 4500 5000 5500 6000 Ш 7000 1500
Прочность 1 мм несущей ширины ленты,ор , Н/мм
Рис. 9. Зависимость продольного модуля упругости лент от расчетных прочностей 1 мм несушей ширины ленты, а
Рис. 10 Конвейерные ленты с чипами:
а) фирмы PHOENIX, б) фирмы ContiTech
Особый класс представляют энергосберегающие резинотросовые ленты, которые практически не испытывают деформаций при прохождении через роликоопоры. Ярким представителем такой ленты является лента фирмы «PHOENIX» с запатентованным названием PHOENOCORD® EOB [7].
Нижняя обкладка такой ленты имеет специальное покрытие ЕОВ, благодаря чему обкладка имеет особые вязкоупругие свойствами, что уменьшает сопротивления от вдавливания ролика в ленту на 40%, и, как результат - меньшее потребление электроэнергии конвейером. Кроме того, для дополнительного усиления ленты, и снижения ее стрелы провеса между роликоопорами, применяют поперечное армирование ленты стальными тросами средней эластичности.
В настоящее время, многие зарубежные фирмы выпускают специальные типы резинотросовых ленты с завулканизированными чипами [2, 8], с помощью которых осуществляется непрерывный контроль за натяжением в характерных точках ленты, а также за ее состоянием, рис. 10.
Выводы
1. Современные резинотросовые конвейерные ленты, могут иметь раз-
рывную прочность до 10 000 Н/мм ширины ленты, что позволяет существенно увеличить производительность и длину ленточных конвейеров;
2. Различные конструктивные исполнения каркаса резинотросовой ленты, позволяют значительно увеличить срок службы ленты;
3. Обкладки ленты с дополнительными брекерными прокладками, либо металлической сеткой позволяют лучше воспринимать энергию ударов и равномерно распределять ее по всей ширине ленты, особенно при загрузке и транспортировании крупнокусковых грузов с острыми гранями, а также защитить каркас ленты от механических повреждений;
4. Некоторые зарубежные фирмы разработали специальные типы трудно-воспламеняющихся обкладок для конвейерных лент, способных транспортировать материал при температуре +400 °С, что значительно расширяет область применения ленточных конвейеров;
5. Ограничение по величине продольного модуля упругости конвейерных лент, за счет конструктивных особенностей сердечника ленты, приводит к благоприятным условиям пуска и торможения ленточных конвейеров, особенно имеющих большую длину и производительность.
6. Созданные зарубежными фирмами энергосберегающие лент фирмы (ЕОВ) увеличивает срок службы ленты из-за отсутствия деформаций при прохождении ленты через роли-коопору, уменьшают на 40% составляющую коэффициента сопротивления вращению от вдавливания ленты в ролик и снижает потребляемую мощность конвейерной установки.
7. Современные конвейерные ленты, с специально завулканизированными чипами, позволяют осуществлять непрерывный контроль натяжения в ленте, в характерных точках контура конвейера, а также следить за состоянием ленты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шешко Е.Е., Терехов С.А. Обоснование формы роликоопоры крутонаклонного конвейера с прижимной лентой для горных предприятий // Горное оборудование и электромеханика.- 2012. - № 1. С. 33-37.
2. Каталог лент ЗАО «Курскрезинотех-ника».
3. Рекламные проспекты фирмы «Conti-Tech Conveyor Belt Products».
4. Рекламные проспекты фирмы «Conti-Tech Flame resistant conveyor belts to in EN 14973 and EN 12882».
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
5. Рекламные проспекты фирмы Dunlop «Ferroflex».
6. Рекламные проспекты фирмы Metso Minerals «Steelcord Conveyor Belts».
7. Рекламные проспекты фирмы «PHOENIX CONVEYOR BELT SYSTEMS GMBH» за 2010-2012 гг.
8. Рекламные проспекты фирмы «SIM-PERTANS - Metalcord, Metaltrans, Steelcord».
9. www.ContiTech.com
10. www.GOODYEAR.com . ЕЛЗ
Галкин Владимир Иванович - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, e-mail: kafgmt@msmu.ru,
Сазанкова Екатерина Сергеевна - кандиадт технических наук, старший преподаватель, e-mail: sazankova@yandex.ru,
Московский государственный горный университет.
UDC 622.647.2
DESIGN FEATURES OF CONVEYOR BELTS FOR BELT CONVEYORS IN THE MINING INDUSTRY
Galkin V.I., Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Chair, e-mail: kafgmt@msmu.ru, Sazankova E.S., Candidate of Engineering Sciences, Senior Lecturer, e-mail: sazankova@yandex.ru, Moscow State Mining University.
Design features of rubber-cable belts of the foreign and domestic manufacture are examined with the particular attention paid to the designs ensuring the belt carcass integrity. The characteristics of belt covers are presented up to DIN and ISO standards, as the covers are important for the belt carcass safety and support the design application environment for the belts. Based on the comparative analysis and the required calculations, the curves of the inertia, longitudinal elasticity moduli and the rupture strength of the rubber-cable belts have been plotted. The advantages of the belts with the reinforced carcass and cover are specified. The article presents design of the rubber-cable belts equipped with microchips to control the belt condition when in service. Creation of high strength belts with covers capable to convey material with a temperature up to +4500 °C and to save power meanwhile will substantially expand the range of use of the belt conveyors.
Key words: conveyor belt, steel fabric belts, belt design, carcass, carcass thickness, carcass construction, weight belt, breaking strength, modulus of elasticity, monitoring tape.
REFERENCES
1. Sheshko E.E., Terehov S.A. Gornoe oborudovanie i jelektromehanika, 2012, no 1, pp. 33-37.
2. Katalog lent ZAO «Kurskrezinotehnika» (Kurskrezinotekhnika CJSC belts catalogue).
3. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) «ContiTech Conveyor Belt Products».
4. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) «ContiTech Flame resistant conveyor belts to in EN 14973 and EN 12882».
5. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) Dunlop «Ferroflex».
6. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) Metso Minerals «Steelcord Conveyor Belts».
7. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) «PHOENIX CONVEYOR BELT SYSTEMS GMBH», 2010-2012.
8. Reklamnye prospekty firmy (Company newsletters) «SIMPERTANS - Metalcord, Metaltrans, Steelcord».
9. www.ContiTech.com
10. www.GOODYEAR.com
