CC BY
421
Ю.Д. Тарасов
МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ ПОВЫШЕНИЕ ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
и повышение конкурентноспособности выпускаемых отече-
-Л.Ж. ственной промышленностью ленточных конвейеров, как и любого другого транспортного и технологического оборудования, наряду с безусловным обеспечением качества изготовления и надежности эксплуатации, невозможно без кардинального улучшения технико-экономических показателей ленточных конвейеров. А оно абсолютно невозможно без существенного подъема заводами и фирмами производителями планки, характеризующей технический уровень комплектующего конвейер оборудования. Выпуск конвейеров с повышенными по сравнению с известными зарубежными и отечественными аналогами техническими, экономическими показателями и улучшенными потребительскими свойствами конвейерного оборудования сделает его привлекательными как для отечественных, так и для зарубежных заказчиков.
Для ленточных конвейеров основными оценочными показателями технического уровня, по нашему мнению, являются следующие.
1. Патентная чистота.
2. Повышенная надежность, долговечность и работоспособность комплектующего конвейер оборудования в составе единого комплекса.
3. Минимальная энергоемкость транспортирования грузов с различными физико-механическими свойствами.
4. Минимальная материалоемкость.
5. Возможность эффективного использования при различных условиях эксплуатации, обусловленных свойствами транспортируемых грузов, характером трассы транспортирования (длина, угол наклона, непрямолинейность в вертикальной и горизонтальной плоскостях), температурой в рабочей зоне, возможности эксплуатации конвейера при его открытой установке с воздействием осадков, ветра и др.).
178
6. Минимальная трудоемкость обслуживания, в том числе связанная с необходимостью очистки подконвейерного пространства от просыпи транспортируемого груза, образующейся как за счет его ссыпания через борта грузонесущей ветви ленты, так и самоочистки ленты при ее взаимодействии с опорными устройствами на нерабочей ветви.
7. Безопасные условия эксплуатации для обслуживающего персонала.
8. Минимальный износ конвейерной ленты и опорных устройств на грузонесущей и нерабочей ветвях ленты.
9. Возможность передачи барабанными приводами увеличенного тягового усилия без увеличения числа приводных барабанов.
10. Оснащение мощных наклонных ленточных конвейеров (подъемных, бремсберговых и уклонных) тормозами с возможностью их размещения на валу приводного барабана или на оси разгрузочного барабана.
11. Оснащение наклонных ленточных конвейеров надежно действующими ловителями с увеличенными тормозными усилиями.
12. Оснащение конвейеров эффективными средствами для очистки ленты и механизированной уборки просыпи из подконвейерного пространства.
Кроме того, как и любое другое оборудование, ленточные конвейеры должны удовлетворять другим общим требованиям, в том числе, характеризоваться минимальными капитальными затратами и эксплуатационными расходами. На кафедре горных транспортных машин Санкт-Петербургс-кого государственного горного института им. Г.В. Плеханова (технического университета) в течение ряда лет ведутся исследования и разработки по совершенствованию оборудования ленточных конвейеров, связанные с решением перечисленных выше задач.
Ниже приводится краткая характеристика выполненных разработок по перечисленным выше направлениям исследований.
Модернизация оборудования широко используемых в настоящее время в различных отраслях промышленности ленточных конвейеров на роликовых опорах
Барабанные приводы. Разработано два варианта привода с увеличенной тяговой способностью. В обоих случаях технический эффект достигается за счет того, что тяговое усилие конвейерной ленте пере-
179
дается не при коэффициенте трения скольжения (коэффициенте сцепления), а при коэффициенте трения покоя. Это обеспечивается за счет того, что каждый фрагмент рабочей поверхности приводного устройства на угле его обхвата конвейерной лентой не меняет своего положения относительно контактирующего с ним соответствующего участка конвейерной ленты. В первом варианте привода рабочей поверхностью является короткий бесконечно замкнутый на приводном и вспомогательном барабанах гибкий контур с упругими свойствами одинаковыми с упругими свойствами конвейерной ленты. Во втором варианте обечайка приводного барабана выполнена из отдельных элементов, закрепленных на ступице с помощью плоских пружин с возможностью деформации (изгиба в вертикальной плоскости) каждой пружины на величину пропорциональную натяжению конвейерной ленты в данной точке дуги обхвата конвейерной лентой приводного барабана. Оба варианта приводов позволяют вдвое увеличить передаваемое ими конвейерной ленте тяговое усилие, поэтому вместо двухбарабанных могут быть использованы однобарабанные приводы с увеличенной тяговой способностью.
Желобчатые роликоопоры для конвейерной ленты. У них изменена конструкция боковых наклонных роликов, которые выполнены с эластичными вставками со стороны горизонтального среднего ролика. Это позволяет уменьшить ударное разрушающее воздействие на ленту при ее набегании на очередную роликоопору и существенно снизить износ конвейерной ленты, а также усталостный износ обечайки и подшипников самой роликоопоры, особенно при транспортировании конвейером крупнокускового груза значительной плотности и с рваной формой кусков.
Опоры скольжения для нерабочей ветви конвейерной ленты. Позволяют отказаться от быстроизнашиваемых (за счет абразивного и усталостного износа) роликоопор нерабочей ветви ленты, существенно снизить капитальные затраты и эксплуатационные расходы.
Устройства для очистки конвейерной ленты. Разработаны относительно простые по конструкции устройства для очистки ленты от примазок транспортируемого груза с непрерывной подачей продуктов очистки ленты в разгрузочную воронку конвейера. Для очистки ленты использованы головные отклоняющие барабаны в комплексе с ленточными подборщиками просыпи, а также скребковые контуры, обеспечивающие одновременно очистку ленты и удаление просыпи из зоны очистки. Устройства обеспечивают не только очистку ленты, но и
180
создают дополнительное натяжение ленты на сбегающей ветви, способствуя повышению тяговой способности приводного барабана.
Устройства для механизированной уборки просыпи из подкон-вейерного пространства. Разработаны стационарные устройства периодического действия, обеспечивающие перекрытие конвейера по его длине на участке, соответствующем зоне самоочистки ленты на роликоопорах ее нерабочей ветви, сбор образующейся просыпи и ее периодическую подачу в разгрузочную воронку конвейера. Предложены различные варианты приводов, в зависимости от условий размещения подборщика просыпи в рабочей зоне. Устройства могут быть использованы как при проектировании конвейера, так и в процессе его эксплуатации, т.к. не требуют много места для их размещения. Для этого достаточно пространства под роликоопорами нерабочей ветви ленты.
Ловители. Наряду с разработанными ранее ловителями рычажного, туннельно-клинового и других типов разработаны улавливающие устройства канатного типа для уклонных и бремсберговых конвейеров с одновременным улавливанием грузонесущей и нерабочей ветвей ленты, усовершенствована конструкция кромочного ловителя с учетом поперечных смещений конвейерной ленты при работе конвейера.
Система опирания нерабочей ветви ленты на воздушную подушку. Разработана конструкция и методика расчета с определением параметров пневматического желоба, необходимого избыточного давления воздуха в желобе и расхода воздуха, с использованием для этой цели обычного низконапорного вентилятора или имеющейся на предприятии сети сжатого воздуха. Система опирания ленты на воздушную подушку позволяет перемещать нерабочую ветвь ленты практически при нулевом сопротивлении движению, при этом отсутствует износ ленты на ее нерабочей ветви, устраняется необходимость приобретения и обслуживания значительного числа роликоопор, а пнев-можелоб может быть использован для попутной уборки просыпи из подконвейерного пространства, например, смывом осыпавшегося материала водой.
Тормозные и стопорные устройства. Разработаны тормоза с увеличенным на порядок тормозными моментами по сравнению с обычно используемыми на ленточных конвейерах двухколодочными тормозами, размещаемыми на быстроходном валу привода. Новые конструкции тормозов установлены не на быстроходном валу приво-
181
да, а на валу приводного или на оси разгрузочного барабана. Благодаря этому повышается надежность работы мощных наклонных ленточных конвейеров при любом направлении транспортирования груза. Конвейер с загруженной грузонесущей ветвью может быть остановлен даже при выходе из строя оборудования привода (двигателя, редуктора, муфт) или необходимости проведения на нем ремонтных операций. Тормоз может быть установлен также непосредственно на самом барабане. Разрабо-таны, кроме того, различные варианты стопорных устройств, в том числе усовершенствована конструкция быстродействующего ленточного останова, исключающая возможность истирания тормозной ленты и износа конвейерной ленты при нормальной работе конвейера.
Центрирующие устройства для конвейерной ленты. Предложенные конструкции центрирующих устройств обеспечивают больший центрирующий эффект по с равнению с известными за счет возможности поворота центрирующей роликоопоры в двух плоскостях -горизонтальной и вертикальной - с автоматическим регулированием углов поворота в зависимости от величины смещающего ленту неуравновешенного поперечного усилия.
Ленточные конвейеры с вогнутым участком малого радиуса кривизны. За счет специального отклоняющего устройства возможна установка конвейера с перегибом трассы сразу под максимальным углом наклона галереи к горизонту. Техническое решение может быть использовано как при новом проектировании, позволяющим сократить длину конвейерной галереи, так и при реконструкции ленточного конвейера на действующем предприятии, например, при подъеме слабо нагруженной ветви ленты. При этом обеспечивается изгиб контура ленты с малым радиусом кривизны как на грузонесущей, так и на нерабочей ее ветви.
Ленточные конвейеры открытой установки. Позволяют осуществлять круглогодичное транспортирование крупнокусковой горной массы от карьера до обогатительной фабрики за счет укрытия става и обогрева внутреннего объема, характеризуются малой высотой става, возможностью улавливания обеих ветвей ленты при обрыве контура без применения специальных ловителей за счет новой схемы опира-ния грузонесущей и нерабочей ветвей ленты.
Совершенствование ленточных конвейеров нового поколения с опиранием подвесной ленты на закрепленные на ее бортах ходовые катки
182
Для этих конвейеров разработано следующее оборудование, позволяющее существенно расширить возможности использования конвейеров и улучшить их показатели по сравнению с известными аналогами.
Натяжные устройства. Разработаны конструкции натяжных устройств для конвейеров средней длины и большой протяженности, устраняющие большой недостаток существующих конструкций, которые ограничивают длину конвейера несколькими десятками метров. Предложенные конструктивные схемы натяжных устройств позволяют увеличить длину конвейеров с опиранием ленты на ходовые катки до таких же показателей, как и у ленточных конвейеров на роликовых опорах.
Конструкции ходовых катков и их крепление к бортам подвесной ленты. Технические решения обеспечивают снижение энергоемкости транспортирования грузов, повышают надежность соединения катков с лентой и упрощают технологию их замены.
Конструкция криволинейных направляющих для ходовых катков в зонах огибания ими концевых барабанов. Обеспечивает снижение динамических нагрузок на ходовую часть конвейера и возможность увеличения скорости движения ленты.
Конструкция ходовой части конвейера с закрытым лотком гру-зонесущей ветви ленты. Позволяет транспортировать пылящие грузы и размещать конвейер вне галереи.
Крутонаклонный конвейер с прижимным контуром. Обеспечивает транспортирование грузов с углами наклона к горизонту до 60-70 градусов.
Улавливающие устройства для подвесной ленты. Обеспечивают надежное улавливание грузонесущей и нерабочей ветвей при обрыве ленты. Разработаны в трех вариантах - с гибкими, роликовыми и рычажными рабочими органами.
Амортизирующие устройства. Обеспечивают сохранность подвесной ленты от разрушения при транспортировании особо крупнокусковых грузов.
Разработка ленточных конвейеров следующего поколения с опи-ранием подвесной ленты на стационарные опорные устройства
Эти конвейеры в отличие от известных конвейеров с ходовыми катками не ограничены ни длиной, ни скоростью движения подвесной ленты. Для них могут быть использованы существующие конструкции приводных и натяжных станций, что позволяет их применять при
183
любых условиях производства с существенными преимуществами по сравнению ленточными конвейерами на роликовых опорах. Эти преимущества следующие - меньший износ и увеличенная долговечность ленты, меньшая металлоемкость и энергоемкость транспортирования, отсутствие поперечных смещений ленты и боковой просыпи транспортируемого груза, большая производительность за счет увеличения несущей способности ленты, увеличенный угол наклона конвейера без использования специального прижимного контура, возможность изгиба трассы в горизонтальной плоскости при ограниченных радиусах кривизны, меньшее загрязнение ленты транспортируемым грузом, повышенный уровень безопасности для обслуживающего персонала, возможность транспортирования грузов с увеличенной крупностью кусков.
Разработаны различные варианты конструкций подвесной ленты и схем опирания бортов подвесной ленты на стационарные дисковые ролики, опоры скольжения и комбинированные опоры. Предложены конструкции ловителей для улавливания грузонесущей и нерабочей ветвей подвесной ленты. При определенной схеме опирания обеих ветвей подвесной ленты имеется возможность улавливания обеих ветвей ленты при обрыве контура без применения специальных ловителей.
Разработка ленточных конвейеров с опиранием подвесной ленты на магнитную подушку
Предлагаемые конструктивные схемы конвейеров основаны на поддержании подвесной ленты глубокой желобчатости на опорной направляющей с помощью прикрепленных к бортам подвесной ленты прицепных приспособлений, соединенных с взаимодействующими с опорной направляющей и размещенными над ней магнитными элементами. Конвейер характеризуется отсутствием, за исключением концевых барабанов, подшипников и вращающихся частей, минимальными значениями коэффициента сопротивления движению ленты и ее износа, а также бесшумностью транспортирования груза.
Модернизация ленточных конвейеров с опиранием ленты на воздушную подушку
По сравнению с известными отечественными и зарубежными конструкциями конвейеров на воздушной подушке предлагаемые конструкции обеспечивают возможность транспортирования грузов с увеличенными размерами кусков за счет выполнения направляющего желоба с дополнительными опорами скольжения, которые кроме того,
184
способствуют, за счет создания дополнительных гидравлических сопротивлений, снижению расхода воздуха, подаваемого в желоб воздуходувкой низкого давления. Специальные конструкции конвейеров обеспечивают, в том числе и при их открытой установке, транспортирование влажной горной массы при отрицательных температурах наружного воздуха за счет герметизации става и размещения в нем нагревательных элементов или пропуска по желобам нагретого воздуха. Конвейеры могут быть как с верхним, так и с нижним размещением грузонесущей ветви.
Модернизация трубчатых ленточных конвейеров
Существующие конструкции трубчатых ленточных конвейеров наряду с известными преимуществами по сравнению, например, с обычными конвейерами на роликовых опорах, обладают такими существенными недостатками, как наличие значительного количества опорных роликов и вдвое большего количества подшипников для них, увеличенные сопротивления движению и износ ленты трубчатой формы, особенно с увеличением крупности кусков и плотности транспортируемого груза. Значимость этих недостатков усиливается еще за счет того, что производительность трубчатых конвейеров по сравнению с обычными ленточными конвейерами почти в три раза меньше при той же ширине ленты, поэтому соответствующие удельные показатели дополнительно ухудшаются. Выполненные разработки направлены как раз на устранение указанных выше недостатков трубчатых ленточных конвейеров и на расширение возможностей их использования в горной и других отраслях промышленности.
Модернизация канатно-ленточных конвейеров для транспортирования крупнокусковых грузов
Целью разработки являлось упрощение кинематической схемы конвейера и обеспечение возможности использования канатно-ленточных конвейеров, как магистрального транспорта, для транспортирования горной массы после первичного дробления, например, в карьере, на обогатительную фабрику или в отвал. Тяговый орган - канат - бесконечно замкнут в горизонтальной плоскости на приводном и натяжном шкивах, а несущий орган выполнен в виде конвейерной ленты, особым образом закрепленной на перемещаемых по рельсовым направляющим подвесках. Разгрузка транспортируемого груза осуществляется путем отклонения подвесок с лентой при их проходе через соответствующие направляющие.
185
Разработка конвейерной системы для транспортирования особо крупнокусковых грузов
Конвейерная система предназначена для транспортирования из карьера особо крупнокусковой горной массы - руды или пустой породы - соответственно на обогатительную фабрику или в отвал без предварительного дробления. В основе кинематической схемы новой транспортной системы - схема подвесной одноканатной дороги, в которой вместо вагонеток использованы закрепленные на тягово-несущем канате и примыкающие друг к другу крюкообразные подвески, основания которых образуют сплошное несущее полотно желобчатой формы. Загрузка транспортируемого груза осуществляется с помощью питателя, а разгрузка - при отклонении подвесок в зоне разгрузки. Транспортная система отличается конструктивной простотой и минимальной энергоемкостью.
Все перечисленные разработки защищены патентами на изобретения. Их использование позволит существенно повысить конкурентноспособность существующих ленточных конвейеров с опиранием конвейерной ленты на роликовые опоры, а внедрение новых конструкций конвейеров даст возможность заводам и фирмам изготовителям конвейерного оборудования выпускать конкурентноспособные на отечественном и мировом рынке транспортные машины с высокими показателями качества и отвечающими современным требованиям к их техническому уровню. ЕШ
— Коротко об авторе -
ТарасовЮ.Д. - д.т.н., проф., СПГГИ (ТУ).
УДК 622.001.89:622.68 Ю.А. Бахтурин
ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ КАРЬЕРНОГО ТРАНСПОРТА
© Ю.А. Бахтурин, 2008
186
