Совершенствование конструкции крутонаклонного ленточно-колесного конвейера для крупнокусковых грузов и глубоких карьеров Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© К.К. Мулухов, З.Н. Беслекоева, 2014

УДК 621.867.2.003.13

К.К. Мулухов, З.Н. Беслекоева

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КРУТОНАКЛОННОГО ПЕНТОЧНО-КОПЕСНОГО КОНВЕЙЕРА ДЛЯ КРУПНОКУСКОВЫХ ГРУЗОВ И ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ

Рассмотрена усовершенствованная конструкция крутонаклонного лен-точно-колесного конвейера. Основными отличительными особенностями предлагаемой конструкции является использование промежуточного цевочного реечного привода и установка дополнительных катков на ходовых опорах. Указанные изменения существенно уменьшают радиусы переходных участков на перегибах в верхней и нижней части трассы, что позволит уменьшить потребную рабочую ширину уступа карьера. Кроме того, обеспечивается возможность для повышения скорости движения конвейера.

Ключевые слова: ленточно-колесный конвейер, глубокий карьер, крутонаклонный конвейер, прижимной рычаг.

Разработка крутонаклонных конвейерных подъемников, способных перемешать горные грузы под углами наклона свыше 18 является одной из наиболее актуальных в развитии горно-транспортного машиностроения. Особенно острой эта проблема становится для глубоких карьеров. Крутонаклонные конвейеры, в которых сохраняется принцип пе-ремешения грузонесушей ленты по стационарным роликоопо-рам, не позволяют использовать их для крупнокусковых грузов с кусками, размеры которых превышают 300 мм. Необходимость в предварительном дроблении горной массы и большой объем горно-капитальных и строительно-монтажных работ, связанных с размешением и передвижкой дробильных агрегатов и перегрузочных пунктов в карьере, делает неэффективным внедрение таких конвейеров при разработке скальных и полускальных пород и руд. Ленточно-колесные конвейеры, способные транспортировать горные грузы с размерами кусков до 1200 мм и более, позволяют исключить вторичное дробление грузов в карьере [1].

Заложенный в основе ленточно-колесного конвейера принцип перемешения грузонесушей ленты на ходовых опорах

создает благоприятные предпосылки для разработки крутонаклонных конвейеров, в которых прижимные элементы, удерживающие транспортируемый груз от ссыпания вниз, устанавливаются на ходовых опорах [2], [3].

Устройство модифицированного крутонаклонного конвейера поясняется на рис. 1, а, б, в, г. Конвейер содержит грузонесущую ленту 1, огибающую концевые барабаны 2 и 3, опирающуюся на ходовые опоры 4 на верхней ветви и поддерживаемую прижимными рычагами 5 и 6 на нижней ветви. Прижимные рычаги кинематически соединены с роликами 7. Ходовые опоры 4 снабжены катками 8, перемещающимися по верхним 9 и нижним 10 ходовым направляющим. Опоры 4 соединены между собой замкнутыми тяговыми органами (цепи) 11, огибающими верхние концевые звездочки 12 и нижние - натяжные 13. На концевых участках ролики 7 взаимодействуют с копирными направляющими 15 и 16. При этом на верхней ветви копирные направляющие установлены с взаимным смещением относительно продольной оси конвейера.

Рис. 1, а. Крутонаклонный пенточно-копесный конвейер для крупнокусковых грузов, схема конвейера;

б - разрез конвейера по ставу, А-А на рис. 1, а; в - разрез В-В на рис. 1, а; г - вид D на рис. 1, б

А-А

Рис.1, а

Рис. 1, б

На нижней ветви ленты 1 между головным разгрузочным барабаном 2 и звездочками 12 расположена роликоопора обратной желобчатости 17 (рис. 1, а), а между натяжным барабаном 3 и натяжными звездочками 13 - отклоняющие барабаны 18.

ВВ

Рис. 1, а

Рис. 1, в

Вид D Рис. 1, б

7

Рис. 2. Схема установки дополнительных катков на ходовой опоре

В пункте загрузки конвейера размешена амортизирующая роликоопора 19, а между головным барабаном 2 и звездочками 12 - переходная роликоопора 20. Между роликоопорой 19 и натяжными звездочками 13 установлен датчик аварийной перегрузки конвейера 21 (рис. 1, а), [4]. При необходимости использования на конвейере дозируюшего устройства, оно может выполнять также функции датчика аварийной перегрузки конвейера. Дозируюшее устройство может быть также выполнено в виде радиоактивной установки для измерения объемной производительности конвейера [5].

Прижимные рычаги 5 и 6 шарнирно установлены по краям ходовых опор 4, подпружинены относительно поворота и соединены с роликами 7 посредством передаточных механизмов 22. Передаточный механизм может быть выполнен в виде конической передачи [4] или пространственного шарнирно-стержневого механизма [3], которые допускают применение плоских копирных направляющих 15 и 16, что не ограничивает скорость движения конвейера.

Конвейер работает следующим образом.

Загрузочное устройство подает груз на ленту 1. Загруженная лента после прохождения роликоопоры 19 поступает на ходовые опоры 4 с разведенными прижимными рычагами 5 и 6. По мере прохождения роликами 7 копирных направляющих 16 на нижнем участке происходит поочередное сведение прижимных рычагов 5 и 6 до образования нахлесточного соединения боковых краев ленты над слоем груза. На верхнем концевом участке копирные направляющие 15 воздействуют на ролики 7, вызывая принудительное поочередное разведение прижимных рычагов 5, 6 и освобождение ленты 1 с грузом. Лента 1 через переходную роликоопору 20 поступает на головной барабан 2, осуществляющий разгрузку конвейера. После огибания головного барабана 2 лента 1 проходит через роликоопору обратной желобчатости 17, после чего захватывается сверху прижимными рычагами 5 и 6, которые сводятся в процессе прохождения роликами 7 копирных направляющих 15. На нижнем концевом участке ролики 7 наезжают на ко-пирные направляющие 16, что вызывает разведение прижимных рычагов 5, 6 и освобождение от захвата ленты 1, которая через обводные барабаны 18 поступает на концевой натяжной барабан 3.

В сравнении с предложенной ранее конструкцией крутонаклонного ленточно-колесного конвейера [6] вместо традиционного привода на головных концевых звездочках применен промежуточный привод в виде цевочной реечной передачи 23 [7]. В такой передаче рейками являются звенья тяговых цепей, а функции цевок выполняют ролики цепей. Это позволяет разгрузить тяговые цепи 11 от больших натяжений на верхнем выпуклом участке перегиба (радиус И2 , рис 1, а). При этом существенно снижается нагрузка на ходовые катки 8 и обеспечивается возможность уменьшения радиуса переходного участка

И2. Суммарная нагрузка на оба катка ходовой опоры на верхнем выпуклом участке конвейера определяется по формуле (рис.1, а)

где 5 - суммарное натяжение тяговых цепей, Н; Г - шаг расстановки ходовых опор, м; радиус закругления на участке перегиба, м; уф Ч^дфр^р- погонная нагрузка соответственно от

груза, грузонесушей ленты, тяговых цепей и ходовой опоры, Н/м; Д- угол между смежными ходовыми опорами.

Нагрузка на катки от натяжения тяговых цепей (первое слагаемое) может многократно превосходить нагрузку, определяемую силами тяжести от погонных нагрузок (второе слагаемое).

Целесообразность такого решения по переносу привода подтверждается опытом проектирования и эксплуатации современных зарубежных и отечественных эскалаторов [7]. Кроме того, при использовании такого промежуточного привода, делительный диаметр приводной звездочки эскалатора удалось уменьшить с 2,2 м до 564 мм, что позволяет сушественно сократить габаритные размеры [7]. Дополнительным преимушеством варианта с промежуточным приводом является постоянство величины и направления вектора скорости рейки, что обеспечивает более плавную работу передачи.

На нижнем вогнутом участке перегиба трассы радиусы закруглений направляюших и И4 определяются из условия сохранения контакта ходовых катков с направляюшими. При значительных натяжениях тяговых цепей для сохранения контакта радиусы закруглений достигают больших величин, что в свою очередь увеличивает потребную ширину рабочей плошадки уступа и обусловливает сушественное увеличение объемов горно-капитальных и строительно-монтажных работ. На эскалаторах и пластинчатых конвейерах используют контршины, устанавливаемые сверху над ходовыми катками. Это приводит к повышенному износу ходовых катков и на-правляюших. Сушественное сокрашение радиусов закруглений и И4 можно получить за счет установки дополнитель-

но

ных катков 24 (рис. 2). Первоначально целью установки таких катков было обеспечение возможности повышения скорости движения ленточно-колесных конвейеров, что особенно важно для отвалообразователей и подъемных конвейеров [4]. Как показали опытно-промышленные испытания ленточ-но-колесных конвейеров допускаемая скорость конвейера не превышает 0,8-1,0 м/с [1]. Ограничение скорости движения связано с возникновением центробежных сил, действующих на ходовые опоры при огибании ими концевых звездочек, а также изменением направления вращения ходовых катков при переходе с верхних направляющих на нижние и наоборот. Соединение направляющих переходными участками 25 (рис. 2) позволяет исключить указанные недостатки. При установке дополнительных катков 24 с небольшим зазором по отношению к основным каткам 8 ходовые опоры будут перемещаться на катках 24 по нижним направляющим 10, а на верхних направляющих 9 - на основных катках 8. Для уменьшения динамических нагрузок на концевых участках оси катков 24 могут быть установлены на упругих элементах 26 (рис. 2).

Предлагаемый ленточно-колесный конвейер по существу является сочетанием признаков эскалаторов и ленточных конвейеров и обладает высокой степенью конструктивной преемственности. При проектировании конвейера нового типа следует максимально использовать стандартные и унифицированные узлы и детали современных эскалаторов и ленточных конвейеров (тяговые цепи и цевочный реечный промежуточный привод, тяговые и натяжные звездочки, натяжные устройства тяговых цепей и устройства для безопасной эксплуатации эскалаторов, а также конвейерная лента, барабаны и роликоопоры ленточных конвейеров).

Выводы

1. Использование промежуточного цевочного реечного привода на наклонном участке конвейера взамен привода на головных концевых звездочках снимает основную нагрузку на тяговые цепи и существенно уменьшает габаритные габаритные размеры на верхнем переходном участке с выпуклостью вверх , а также снизить нагрузку на основные катки ходовых опор.

2. Введение в конструкцию ходовой опоры дополнительных катков существенно уменьшает габаритные размеры конвейера на нижнем переходном участке с выпуклостью вниз.

3. Указанные в п. 1, 2 конструктивные изменения позволяют сократить потребную ширину рабочей площадки уступа на карьере, что снижает объем горно-капитальных и строительно-монтажных работ.

4. Использование дополнительных катков на ходовых опорах, воспринимающих действие центробежных сил на концевых участках, обеспечивает возможность повышения скорости движения ленточно-колесного конвейера.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пухов П.И. Экспериментальные исследования опытного образца ленточного конвейера на ходовых опорах на руднике «Аксай». В кн. Развитие и совершенствование шахтного и карьерного транспорта.- М.: Недра, 1973, с. 93-99.

2. Мулухов К.К. Ленточно-колесные конвейеры. Владикавказ, «Терек», 2000.

3. Мулухов К.К., Беслекоева З.Н. Крутонаклонный конвейерный подъемник для крупнокусковых грузов и глубоких карьеров. Горный информационно-аналитический бюллетень - М. МГГУ, 2009, №3, с. 249-257.

4. Крутонаклонный ленточный конвейер Патент на изобретение РФ № 2455216 от 10. 07.2012 г.

5. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983

6. Мулухов К.К., Беслекоева З.Н. Конструкция и расчет крутонаклонного ленточного конвейера Горный информационно-аналитический бюллетень - М. МГГУ, 2012, №5, с. 253-258.

7. Эскалатор нового поколения: каким ему быть.— Журнал «Берг-коллегия», № 6, 2003. П7ТТГ1

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Мулухов Казбек Казгериевич - профессор, доктор технических наук, Беслекоева Залина Николаевна - доцент, кандидат технических наук, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет), bezalina60@yandex.ru.

Muluhov K.K., Doctor of Technical Sciences, Professor

Beslekoeva Z. N., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor

North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University), NCIMM

(STU), info@skgmi-gtu.ru

REFERENCES

1. Пухов П.И. Экспериментальные исследования опытного образца ленточного конвейера на ходовых опорах на руднике «Аксай». В кн. Развитие и совершенствование шахтного и карьерного транспорта.- М.: Недра, 1973, с. 93-99.

2. Мулухов К.К. Денточно-колесные конвейеры. Владикавказ, «Терек», 2000.

3. Мулухов К.К. , Беслекоева З.Н. Крутонаклонный конвейерный подъемник для крупнокусковых грузов и глубоких карьеров. Горный информационно-аналитический бюллетень - М. МГГУ, 2009, №3, с. 249-257.

4. Крутонаклонный ленточный конвейер Патент на изобретение РФ □ 2455216 от 10. 07.2012 г.

5. Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины. М.: Машиностроение, 1983

6. Мулухов К.К. , Беслекоева З.Н. Конструкция и расчет крутонаклонного ленточного конвейера Горный информационно-аналитический бюллетень - М. МГГУ, 2012, №5, с. 253-258.

7. Эскалатор нового поколения: каким ему быть.— Журнал «Берг-коллегия», № 6, 2003.