CC BY
141
--------------------------------- © А.Н. Комраков, А.Ю. Кондрашин,
Р.Н. Николаев, 2009
УДК 622.001.89:622.68
А.Н. Комраков, А.Ю. Кондрашин, Р.Н. Николаев
ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ДЛЯ СТЫКОВКИ КОНВЕЙЕРНЫХ ЛЕНТ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ РОССИИ
Проведен анализ применения, сроков службы механических соединений Флекско для стыковки конвейерных лент на угольных шахтах России и предприятиях других отраслей промышленности. Выявили основные причины, вызывающие износ и неисправности механических соединений и даны рекомендации по улучшению условий эксплуатации. Дана характеристика новых соединений гибких болтовых («СГБ») разработанных специалистами кафедры «Транспортные машины» и оценка их работоспособности (прочности, срок службы) в результате опытно-промышленной эксплуатации на ОАО «(Северсталь» и испытаний в ВОСТНИИ.
Ключевые слова: соединения механические, соединения гибкие болтовые, конвейерная лента, стыковка, прочность стыка, срок службы, Флекско.
ТУ* онвейеризация технологических процессов в угольной, -»V горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности является средством повышения эффективности производства и улучшения комфортности труда. Одним из сдерживающих факторов расширения объемов применения конвейерного транспорта является стыковка конвейерных лент.
Способы холодной и горячей вулканизации стыковки конвейерных лент характеризуются большой трудоемкостью разделки (подготовки) и непроизводительным расходом (до 4 м и более) ленты, требуют строжайшего соблюдения технологии стыковки, чистоты вулканизируемых поверхностей и окружающей среды, высокого качества применяемых материалов, равномерности прогрева (при горячей вулканизации) стыка.
Альтернативным решением вопроса стыковки резинотканевых и поливинилхлоридных лент является их стыковка механическими соединениями, обладающими рядом достоинств: простотой, небольшой трудоемкостью, незначительным временем стыковки, что весьма существенно в аварийных ситуациях на участковых конвейерных штреках и при проходке, где производится периодическое сокращение или наращивание конвейеров, а также на производ-
ствах, не допускающих длительных перерывов. Например, на металлургических предприятиях.
Наибольшее распространение для стыковки конвейерных лент получили механические соединения «Флекско» фирмы «Flexible Steei Lacing Co» (США), работающей на рынке более 100 лет. Соединения этой фирмы применяются на предприятиях многих стран: США, Польше, Чехии, Турции, Австралии, Канаде, России и др. Фирма производит разъемные (шарнирные) и неразъемные соединения «Флекско», позволяющие стыковать резинотканевые и поливинилхлоридные ленты толщиной от 1 до 30 мм с разрывной прочностью до 3500 Н/мм.
При стыковке этими соединениями не требуется специального помещения и громоздкого оборудования.
Для изготовления соединений «Флекско» применяются различные металлы (сталь оцинкованная, сталь нержавеющая) сплавы RustAlloy и MegAlloy, пластик, учитывающие самые разнообразные условия эксплуатации и свойства транспортируемого груза (температуру, влажность, химическую агрессивность, абразивность и т.п.).
Для стыковки лент, работающих в тяжелом режиме (шахтах, карьерах, рудниках, обогатительных фабриках, металлургических предприятиях и т.п.) применяются шарнирные заклепочные соединения Rivet Hinged (рис. 1), шарнирные болтовые соединения Bolt Hinged (рис. 2), неразъемные заклепочные соединения Rivet Solid Plate (рис. 3), неразъемные болтовые соединения Bolt Solid Plate (рис. 4).
Каждый тип соединений имеет свою область применения (таблица).
Наибольшее применение на горнодобывающих и металлургических предприятиях получили механические шарнирные соединения Rivet Hinged и неразъемные болтовые соединения Bolt Solid Plate. Так в США 50 угольных шахт из 60 применяют эти соединения. Причем на 40 шахтах эксплуатируются только заклепочные соединения Rivet Hinged, которые обеспечивают наилучшие эксплуатационные показатели.
R2
R5
R51/,
R6 / RAR6
R8/RAR 8
R9S
Рис. 1. Шарнирные заклепочные соединения Rivet Hinged
375Х
BR-6 BR-10 BR-14
Pue. 3. Неразъемные заклепочные соединения Rivet Soüd Plate
Pue. 4. Неразъемные болтовые соединения aou miiiu riate
Механические соединения для стыковки лент конвейеров, работающих в тяжелом режиме
Параметры стыкуемой ленты Типы механических соединений
Rivet Hinged Bolt Hinged Rivet Solid Plate Bolt Solid Plate
Прочность ленты, Н/мм 400-3500 400-500 1250-1600 315-1000
Толщина ленты, мм 5-24 6-16 6-24 5-30
В России механические соединения «Флекско» R5, R5/, R6, RAR6, R8 и RAR8, а также болтовые соединения «Bolt Solid Plate» и «Bolt Hinged» применяются на 40 угольных шахтах и более чем на 80 предприятиях сталелитейной, химической, золотодобывающей, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.
Пионером внедрения механических соединений «Флекско» являются шахтеры Кузбасса. Именно на шахтах Кузбасса специалисты кафедры в 1977 году смонтировали (установили) первые шарнирные заклепочные соединения «Rivet Hinged». Одновременно «ВостНИИ» были проведены испытания на прочность стыка с механическими соединениями. В результате этих испытаний и двухлетней опытной эксплуатации, шахтеры убедились в надежности (прочность стыка > 50 % от разрывной прочности ленты), простоте, небольшой трудоемкости монтажа и обслуживания, достаточно большим сроком службы соединений «Флекско».
К 2009 году более 20 угольных шахт Кузбасса применяют в разных объемах технологию «Флекско» для стыковки конвейерных лент производства ЗАО «Курскрезинотехника», «Карагандарезино-техника», «Sempertrans» (Польша), ЕРР-1600/2 (Германия).
Для стыковки конвейерных лент в Кузбассе применяются механические соединения «Флекско» типоразмера R5 /, R6, RAR6, R8, RAR8.
Длина конвейеров, на которых установлены эти соединения, составляет 800-1500 м, производительность (по углю) 560-3000 т/час, прочность ленты 800-1800 Н/мм.
Средний срок службы механического стыка на шахтах Кузбасса составляет 6-12 месяцев, а максимальный - 14-15 месяцев.
Основными причинами незначительного срока службы стыка (6-7 месяцев) на некоторых шахтах являются: разрушение конвейерной ленты по краям, поломка (истирание) проволок соединения в
результате высокой абразивности угля и из-за задира пластин шарниров на перегрузках, в местах очистки ленты конвейеров.
Для того чтобы избежать этого, необходимо покрывать густой смазкой стержни и промежутки между пластинами, а сами пластины шарниров устанавливать заподлицо с верхней поверхностью ленты. При осуществлении этих мероприятий срок службы стыка существенно увеличивается.
Так, на шахтах Восточного Донбасса шарнирные соединения «Флекско» из оцинкованной стали из-за высокой абразивности антрацита и агрессивности шахтных вод прослужили всего 4-5 месяцев. Снятие части обкладок ленты и «утапливание» пластин шарниров позволили уменьшить их контакт с углем и увеличить срок службы соединений в 2 раза (до 8-10 месяцев). Кроме этого для условий шахт Восточного Донбасса были рекомендованы соединения из износостойкого сплава.
Вторым крупным регионом, на шахтах которого применяются механические соединения «Флекско», является объединение «Воркутауголь». Стыковка лент отечественного и импортного производства осуществляется соединениями R5, R5 / , R6, а также в небольшом объеме R8 и RAR8. Длина конвейеров, на которых установлены соединения, изменяется от 19 до 1250 м, производительность от 50 до 1250 т/час. Срок службы стыковых соединений на шахтах изменяется в широком диапазоне от 3 до 10 месяцев. Наилучшие показатели (8-10 месяцев) достигнуты на лентах с «утопленным» стыком, т.е. пластины шарниров установлены на одном уровне (заподлицо) с поверхностью ленты.
Как уже отмечалось вначале статьи, на предприятиях многих отраслей промышленности, в том числе металлургической, основные технологические процессы не допускают длительных перерывов (простоев) в работе оборудования. Поэтому, особенно актуальной является технология стыковки конвейерных лент с минимальными затратами времени.
В 2002 году специалисты кафедры состыковали конвейерную ленту механическим шарнирным соединением «Rivet Hinged» на одном из конвейеров коксохимического производства ОАО «Северсталь». В результате положительной опытной эксплуатации стыкового соединения «Флекско» они стали применяться в большом объеме для стыковки лент общего назначения 21ТК-200 и теплостойких 2Т1-ТК-200 шириной от 650 до 1600 мм
прочностью до 1000 Н/мм и длиной конвейеров от 2 м (питатели) до 600 м. Конвейеры установлены в помещениях и транспортируют самый разнообразный материал.
Так, шарнирные соединения R5 V установлены на конвейерах, транспортирующих уголь, кокс, породу, пековый кокс, коксовую мелочь, угольную шихту. Температура транспортируемого материала от 30° до 100°С, влажность до 20%. На части лент стыки «утапливаются». Средний срок службы стыков на этих конвейерах составляет 12-15 месяцев, максимальный- 18 месяцев.
На конвейерах, транспортирующих сульфат аммония влажностью до 25%, содержанием серной кислоты до 0,05%, ленты состыкованы соединениями RAR 5 V (сплав «RustAlloy»). Стыки «утапливаются». Средний срок службы стыка составляет 8 - 10 месяцев.
Шарнирные болтовые соединения «Bolt Hinged» типа 550JNC-SN применяются для стыковки лент 21ТК-200 на питателях, транспортирующих уголь, угольный концентрат с влажностью до 10%. Соединения «утапливаются». Средний срок службы стыков с этими соединениями составляет 10-12 месяцев, достигая 15 месяцев.
Неразъемные болтовые соединения «Bolt Solid Plate» типа 2Е на коксохимическом производстве применяют для стыковки лент и ремонта продольных порезов. Транспортируемый материал: уголь, кокс, порода. Длина конвейеров от 15 до 600 м и производительностью по углю 100 т/час, коксу 800 т/час, породе 200 т/час. Часть стыков «утапливается». Средний срок службы стыков с болтовыми соединениями составляет 12 -15 месяцев.
На конвейере, транспортирующем кокс с температурой 180°С, был отремонтирован продольный порыв ленты длиной более 5 м болтовыми соединениями 2Е. После плановой замены ленты был осмотрен и проверен участок продольного порыва. Разрушений и поджогов ленты на этом участке не обнаружено.
Учитывая положительные результаты эксплуатации механических соединений «Флекско» на коксохимическом производстве, ОАО «Северсталь» расширяет применение этих соединений. С 2003 года механические соединения «Флекско» начали применяться в Доменном и Агломерационном производствах.
На предприятиях, выплавляющих сталь, алюминий и т.п., конвейерами часто транспортируют материал с высокой температурой до 220-240 °С и более. В этих условиях стыки даже на новых конвейерных лентах, выполненные способами холодной или горячей вулкани-
зации расслаиваются и разрушаются в первые же часы работы конвейера. Такая ситуация в 2004 году возникла на Саяногорском алюминиевом заводе. Специалисты нашей кафедры соединениями R6 стыковали термопекостойкую ленту на конвейере длиной 30 м, транспортирующем пековый кокс с температурой 220 °С. Стыковое соединение без повреждений проработало около 4 месяцев до замены конвейерной ленты (порез ленты по длине). Наиболее длительный срок службы стыка, более 4 лет, достигнут на предприятии, транспортирующем керамзит.
В последние годы в горнодобывающих отраслях промышленности за рубежом и России наблюдается тенденция применения вместо резинотросовых лент прочностью > 3000 Н/мм, резинотканевых и поливинилхлоридных такой же прочности. Это вызвано тем, что стоимость, стыковка, обслуживание тканевых лент гораздо ниже резинотросовых. К тому же за счет меньшего погонного веса резинотканевых лент уменьшается расход электроэнергии и увеличивается пожаробезопасность эксплуатации конвейера (особенно при пробуксовке).
Учитывая эту тенденцию, фирма «Flexible Steei Lacing C°» (США) 2004 году наладила выпуск механических шарнирных соединений Rivet Hinged типа R9S для лент с разрывной прочностью 3500 Н/мм. Установка этих шарниров производится с помощью монтажного устройства MSRT9, выпускаемого также фирмой «Флекско». Для стыковки конвейерных лент, транспортирующих высокоабразивный материал (песок, гравий, дробленую породу, уголь, известняк, соль), фирма освоила выпуск новых болтовых пластинчатых соединений 140 VP, 190 VP и 2 VP, верхние пластины которых армированы цельной резиновой обкладкой и соединены в полосы, содержащие каждая по шесть пластин 140 VP или 190 VP (рис. 5) и четыре в 2VP.
Такие соединения хорошо противостоят абразивному износу и коррозии. Слой натуральной резины, которым покрыты верхние пластины, значительно увеличивает срок службы как соединений, так и скребков-очистителей конвейерной ленты.
Максимальный срок службы стыка с такими соединениями достигается при установке верхних полос болтовых соединений впотай с рабочей поверхностью обкладки ленты. В результате скребки очистителей ленты плавно проходят по закрытому стыку, не цепляясь за скос и не касаясь металлических элементов соединения.
Чистое время установки соединений УР может быть сокращено на 30-40% по сравнению со временем выполнения стыка обычными отдельными пластинами с болтовыми соединениями.
Опыт эксплуатации механических соединений «Флекско» на предприятиях угольной, металлургической и других отраслях промышленности показал их высокую надежность и долговечность, простоту, низкую трудоемкость и небольшую продолжительность (~ 60 мин) монтажа стыка. Улучшение эксплуатационных показателей механических соединений возможно при соблюдении потребителями условий выбора, монтажа и правил их эксплуатации.
Вначале необходимо определить, какие нужны соединения: шарнирные или не шарнирные. Затем, исходя из прочности ленты, ее толщины, диаметра приводного барабана, характеристики транспортируемого груза (абразивности, влажности, химической агрессивности), выбирается типоразмер соединения и металл изготовления (сталь оцинкованная, сталь нержавеющая, сплавы и т.п.). Надо также иметь ввиду, что установка пластин соединения впотай с рабочей обкладкой конвейерной ленты., т.е. снятие слоя обкладки и «утап-ливания» соединений, позволяет значительно увеличить срок службы стыка. Необходимо также применять скребки для очистки, изготовленные из резины, а не из кусков конвейерной ленты.
В 2007 году специалисты кафедры разработали новую прогрессивную конструкцию механического соединения «СГБ» (со-
единение гибкое болотовое) для стыковки резинотканевых и поливинилхлоридных лент на подземных и открытых угольных разработках, рудниках, ГОКах, карьерах стройматериалов, обогатительных фабриках, сталелитейных предприятиях, питателях, дорожных машинах и т.п.
Конструкция соединения «СГБ» защищена патентом РФ №169853 от 05 сентября 2007 г.
Выпускаются соединения двух типоразмеров - 4-х рядные и 6-ти рядные для косого стыка 71°30' (к продольной оси ленты) прочностью 800-1600 Н/мм для лент шириной 800-1600 мм, толщиной от 10 до 18 мм и минимальным диаметром барабана 400 мм. Соединения «СГБ» состоят из 2-х гибких накладок (рисунок 6): верхней и нижней, включающие тканевые прокладки, болтовые соединения Флекско, завулканизированные слоем резины различного исполнения (общепромышленного, трудносгораемого, теплостойкого и др.)
Соединения «СГБ» обладают малыми затратами времени на стыковку, небольшой трудоемкостью, противостоят абразивному износу, коррозии, прочны, надежны, долговечны.
С декабря 2007 г. на ОАО «Северсталь» в опытно промышленной эксплуатации находится стык «СГБ» на конвейере, транспортирующим уголь. До настоящего времени стык находится в хорошем работоспособном состоянии.
В «ВостНИИ» проведенными испытаниями установлено, что прочность стыка «СГБ» составляет > 51,4% от разрывной прочности ленты. Этот показатель является достаточным для применения соединения «ГБ» в соответствии с РД 05-526-03.
Сотрудники кафедры на все типы механических соединений разработали инструкции по стыковке конвейерных лент,
поддерживают контакты, оказывают консультации и практическую помощь многим угольным и промышленным предприятиям по вопросам эксплуатации конвейерного транспорта, обучают специалистов и осуществляют монтаж ОПЫТНЫХ СТЫКОВ.
A.N. Komrakov, A. U. Kondrashin, R.N. Nikolaev
THE USAGE OF MECHANICAL FASTENERS FOR CONVEYOR BELT SPLICING IN COAL MINES AHD INDUSTRIAL ENTERPRISES OF RUSSIA
The analysis of application, service life mechanical soedine-ny by Fleksko for joining of conveyor tapes on collieries of Russia and the enterprises of other industries is carried out. Have revealed the principal causes causing deterioration and malfunctions me-hanicheskih connections and recommendations about improvement of service conditions are made. The characteristic of new connections flexible болтовых («СГБ») time-rabotannyh by experts of chair «Transport cars» and an estimation of their working capacity (is given durability, service life) as a result of trial operation on Open Society "Severstal” and tests in VOS-TNII.
Key words: connections mechanical, connections flexible bolto-vye, a conveyor tape, joining, durability of a joint, service life, Fleksko.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------------
Комраков А.Н. - кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
Кондрашин А.Ю. - инженер,
Николаев Р.Н. - инженер,
ГОУ ДПО «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов», info@transtm.ru
