CC BY
93
ет себестоимость 1,41 или 1,55 руб/ткм соответственно.
2. Для транспортирования породы необходимо 10-12 автосамосвалов 45-55 т, при себестоимости 1,49^1,64 руб/ткм. В то же время 5 Cat785C в комплексе с RH 90-C или ЭКГ-10 дают себестоимость 1,51^1,55 руб/ткм.
3. На 6-й год отработки карьера для транспортировки 1,7 млн т руды 7-6 машин с ГМП имеют себестоимость 1,23^1,32 руб/ткм, а 3 Cat 785C имеют показатели по комплексу 1,35^1,41 руб/ткм.
4. Транспортирование породы в объеме
9,7 млн т/год при 13-17 самосвалах грузоподъемностью 45-55 т показывает себестоимость 1,52^1,63 руб/ткм, ЭАК с 6-ю самосвалами Cat 785C имеют этот показатель 1,34^1,37 руб/ткм.
— Коротко об авторах
Кулешов А.А. - профессор, доктор технических наук Ланков П.Ю. - , кандидат технических наук Серебренников О.Д. - инженер,
Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
------------------------------------ ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ им И.В. ТАНАНАЕВА КНЦ РАН
ЛАЗАРЕВА Ирина Владимировна Разработка технологии композиционных пигментов из отходов обогащения апати-то-нефелиновых руд 25.00.36 к. т. н.
СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ПУСТОБРИ- Разработка способа и обоснование пара- 25.00.22 д.т.н.
КОВ метров разрушения горных пород с ис- 25.00.20
Владимир пользованием невзрывчатых разрушаю-
Николаевич щих составов при низких температурах
-------------------------------------------------------------------- © Ю.Д. Тарасов, 2005
УДК 622.647.2+621.867.2 Ю. Д. Тарасов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ И ЭЛЕВАТОРОВ
Семинар № 15
ш в ри сложившейся экономической
Л. Л. ситуации в промышленности эффективная деятельность предприятий немыслима без осуществления мероприятий, направленных на минимизацию издержек производства. Это ставит перед проектировщиками и эксплуатационниками прежде всего такие задачи, как снижение материалоемкости используемого оборудования, повышение его ресурса, снижение энергопотребления при том же или увеличивающемся объеме производства, уменьшение объема быстроизнаши-вающихся материалов и деталей используемого оборудования. Применительно к оборудованию, используемому в качестве внутризаводского транспорта на дробильно- и гравийно-сортировочных заводах предприятий нерудной и других отраслей промышленности строительных материалов, это, прежде всего, снижение расхода конвейерных лент и роликоопор для них, снижение трудоемкости и повышение безопасности работ, связанных с уборкой просыпи транспортируемого груза из подкон-вейерного пространства ленточных конвейеров, снижение энергоемкости транспортирования насыпных грузов ленточными конвейерами, обеспечение надежного улавливания лент наклонных конвейеров в случае поперечного обрыва лент, повышение тяговой способности барабанных приводов и надежности тормозных устройств ленточных конвейеров, повышение надежности работы ковшовых элеваторов при транспортировании абразивных грузов путем замены цепных элеваторов ленточными элеваторами с гравитационной разгрузкой ковшей.
В Санкт-Петербургском государственном горном институте выполнены разработки и продолжаются исследования, направленные на решение сформулированных выше задач. Разработаны конструк-
ции и обоснованы параметры следующего оборудования для внутризаводского транспорта, которое может быть использовано на предприятиях строительных материалов.
Устройство для опирания холостой ветви ленты конвейера на воздушную подушку, которое позволяет отказаться от быстроизнашивающихся роликоопор,
уменьшить износ и расход конвейерных лент и снизить энергопотребление, опоры скольжения из низкофрикционного материала для холостой ветви ленты, заменяющие роликовые опоры, барабанный привод ленточного конвейера с увеличенной тяговой способностью при сцеплении ленты с рабочей поверхностью приводного устройства при коэффициенте трения покоя, тормозов с увеличенным тормозным моментом, обеспечивающих возможность установки тормозов на тихоходном валу привода, в том числе непосредственно на валу барабана или его обечайке, улавливающие устройства для ленты повышенной надежности, безинерционные опорные устройства для ленты в зоне ее загрузки крупнокусковым грузом, средства механизации очистки ленты и уборки просыпи из подконвейер-ного пространства ленточных конвейеров, оборудование для ковшовых элеваторов ленточного типа с сомкнутыми ковшами при гравитационной разгрузке ковшей, с более надежным способом крепления ковшей к ленте, улавливающими устройствами для ковшовой ленты и приспособлениями для регулирования направления потока груза, загружаемого в ковши, для ограничения просыпи груза в башмак элеватора, а также другое оборудование, повышающее эффективность эксплуатации транспортных, загрузочных и разгрузочных устройств. В последние годы ведутся разработки, направленные на усовершенствование получающих все более широкое
Рис. 1. Опирание холостой ветви ленты на воздушную подушку (а) и опоры скольжения (б): 1
- холостая ветвь конвейерной ленты, 2 - рама, 3 -дисковые ролики для контроля воздушных зазоров, 4 - желоб, 5 - опорная конструкция, 6 - полоса из низкофрикционного материала
применение ленточных конвейеров с подвесной лентой, у которых роликоопоры заменены прикрепленными к бортам ленты ходовыми катками, перемещающимися по неподвижным направляющим рамы конвейера. При этом разрешены такие задачи, как обеспечение натяжения ленты практически при любой длине конвейера, повышение эксплуатационных качеств ходовых катков и приспособлений для их крепления к ленте, улавливание ленты в случае ее обрыва на наклонном участке конвейера, обеспечение надежного прохода ходовых катков по криволинейным участкам направляющих.
Для широко используемых ленточных конвейеров с роликопорами, поддерживающими ленту на грузонесущей и холостой ветвях, характерен интесивный и прогрессирующий износ как ленты, так и роликоопор, особенно на холостой ветви. Это происходит прежде всего за счет несвоевременной замены износившихся ро-ликоопор и неудовлетворительной очистки ленты от примазок транспортируемого груза. При абразивном износе обечаек роликов и налипании на них частиц транспортируемого груза не только интенсифицируются механические повреждения ленты (абразивный износ обкладки, продольные порезы изношенными и заторможенными роликами, расслоения бортов при поперечном сходе ленты), но и разрушаются подшипники роликов за счет потери роликами круглой формы, т.к. такие ролики работают как дебалансные вибраторы. Поэтому актуальной задачей является замена роликовых опор на другие способы опирания ленты.
Ленточный конвейер с опиранием холостой ветви ленты на воздушную подуш-
ку (рис. 1, а) снабжен расположенным под холостой ветвью ленты и заполненным сжатым воздухом (при работающем конвейере) V - образным желобом с отогнутыми вниз бортами. Над кромками ленты установлены закрепленные на раме конвейера дисковые ролики с возможностью их взаимодействия с нерабочей стороной ленты. Ширина желоба принята меньше ширины ленты из условия равновесия прогнутой вверх ленты при заданной величине избыточного давления воздуха в желобе, которое может создаваться воздуходувкой низкого давления (вентилятором) или от сети сжатого воздуха. Избыточное давление в желобе не более 0,4-0,5 КПа. При неработающем конвейере лента свободно лежит на кромках желоба, а при работающем конвейере находится во взвешенном состоянии, при этом минимальный зазор между желобом и лентой, определяющий расход воздуха, ограничивается дисковыми роликами. При большой длине конвейера опирание ленты на воздушную подушку может оказаться целесообразным осуществлять на участке длиной до 100 м от головного барабана, т.е. на участке интенсивной самоочистки ленты от прилипших к ней частиц транспортируемого груза. Пневможелоб может быть использован также для гидроуборки просыпи, в этом случае он
оборудуется форсунками для подачи в него воды.
Разработана также конструкция конвейера с опиранием на воздушную подушку грузонесущей ветви ленты с разрешением задач по обеспечению ее поперечной устойчивости при переменной нагрузке на ленту от транспортируемого груза и снижением потерь сжатого воздуха за счет ограничения щелевых каналов между желобом и лентой. Технические решения позволяют устранить недостатки известных конструкций конвейеров с опиранем грузонесущей ветви ленты на воздушную подушку и расширить возможности их практического использования.
Опирание ленты на воздушную подушку обеспечивает перемещение ленты и груза при коэффициенте сопротивления движению не более, чем 0,01, поэтому уменьшается износ ленты, а энергоемкость транспортирования снижается в 3-4 раза.
Опоры скольжения на холостой ветви ленты (грузонесущая ветвь ленты оборудована обычными роликовыми опорами) могут быть выполнены (рис. 1, б) из закрепленных на несущей конструкции низкофрикционных элементов в виде ориентированных по длине холостой ветви ленты двух продольных полос, размещенных симметрично оси конвейера. Полосы установлены с углом наклона 5-6 градусов в сторону от оси конвейера, а расстояние между продольными осями симметрии полос составляет 50-60 % при ширине полос - 12-14 % от ширины ленты. При этом боковые кромки холостой ветви ленты могут быть размещены на уровне прогонов, выполненных из швеллеров с обращенными в сторону оси конвейера полками, а на внутренних поверхностях стенок швеллеров установлены
пластины из низкофрикционного материала. Это позволяет ограничивать поперечное смещение ленты при работе конвейера.
При заданных параметрах опор скольжения холостая ветвь ленты надежно сохраняет поперечную устойчивость, слабо прогибаясь вниз своими боковыми кромками.
При удовлетворительной очистке ленты применение опор скольжения, которые значительно дешевле и проще в эксплуатации роликовых опор, может оказаться более эффективным, чем эксплуатация конвейера при изношенных роликоопорах на холостой ветви ленты, как по показателю материалоемкости, так и по удельной энергоемкости транспортирования грузов.
В приводном устройстве ленточного конвейера с увеличенной тяговой способностью (рис. 2, а) параллельно с головным приводным барабаном установлен дополнительный барабан, оба барабана снабжены зубчатыми колесами одинакового диаметра, которые кинематически связаны между собой паразитной шестерней. Ме-
Рис. 2. Схемы приводов ленточного конвейера с вспомогательной приводной лентой (а), однобарабанного с отклоняющим очистным барабаном (б), однобарабанного с отклоняющим очистным устройством (в): 1 - конвейерная лента, 2 - вспомогательная приводная лента, 3, 6 - приводные барабаны, 4, 7 -зубчатые колеса, 5 - паразитная шестерня, 8 - отклоняющий барабан, 9 - приемная воронка, 10 - приспособление для отвода продуктов очистки ленты, 11 - очистные элементы, 12 - коническая передача, 13 - отклоняющее устройство с очистными элементами
Рис. 3. Схемы подборщиков просыпи с приводом от канатной лебедки в период аккумулирования просыпи на сборной ленте (а) и с приводом от механизма подъема мостового крана в момент освобождения сборной ленты от просыпи (б): 1
- лебедка, 2 - отклоняющий блок, 3, 8 - тяговые канаты холостого и рабочего ходов, 4 - конвейер, 5 - сборная лента, 6 -разгрузочный ролик, 7 -опорная поверхность конвейера, 9 - мостовой кран
жду цилиндрической поверхностью барабанов и конвейерной лентой размещена дополнительная гибкая лента, замкнутая на обоих барабанах и с возможностью взаимодействия своей внешней стороной с роликом и с прогибом внутрь контура. Ролик снабжен натяжным приспособлением с возможностью смещения ролика в вертикальных направляющих рамы. Приводное устройство снабжено отклоняющим барабаном. Параметры гибкой ленты -модуль упругости и площадь поперечного сечения ленты, т. е. ее упругие свойства, приняты такими же, как и у конвейерной ленты. От обоих барабанов увеличенное тяговое усилие при коэффициенте трения упругого скольжения передается бесконечному контуру гибкой ленты, а от нее -конвейерной ленте, но уже при ее сцеплении с гибкой лентой при коэффициенте трения покоя. Поскольку коэффициент трения покоя больше по величине коэффициента трения скольжения, конвейерной ленте может быть передано увеличенное тяговое усилие. Так, например, при суммарном угле обхвата конвейерной лентой контура гибкой ленты 225 градусов (с отклоняющим барабаном) и коэффициенте трения упругого скольжения 0,4 тяговое усилие может быть увеличено почти в 1,6-
1,8 раза.
Для однобарабанного привода, который широко используется на ленточных конвейерах в промышленности строительных материалов, разработано техническое решение, обеспечивающее совмещение
функций отклоняющего барабана и приспособления для очистки ленты с увеличением тяговых возможностей однобарабанного привода конвейера (рис. 2, б). Отклоняющий барабан кинематически связан с приводным барабаном при передаточном отношении меньше единицы. Кинематическая связь выполнена в виде конических зубчатых колес, установленных на осях обоих барабанов, и связывающего их трансмиссионного вала с коническими шестернями на его концах. На цилиндрической поверхности отклоняющего барабана установлены сменные очистные элементы с возможностью их взаимодействия с рабочей поверхностью ленты, а отклоняющий барабан снизу охвачен огибающим его желобом, наклонный участок которого соединен с приемной воронкой для транспортируемого груза. Мощность двигателя привода ленточного конвейера, затрачиваемая на очистку ленты от прилипших к ней частиц транспортируемого груза, одновременно и в полном объеме используется также для реализации дополнительного движущего усилия, передаваемого ленте. Приращение движущего усилия обеспечивается за счет дополнительного натяжения ленты в зоне ее сбе-гания с приводного барабана. При этом дополнительное увеличение этого натяжения численно равно сопротивлению очистке ленты, а величина приращения тягового усилия равна произведению этого усилия на тяговый фактор приводного барабана.
В другой конструкции однобарабанного привода ленточного конвейера функцию отклоняющего устройства для сбегающей с приводного барабана ленты и приспособления для ее очистки выполняет криволинейная направляющая с очистными элементами с подборщиком продуктов очистки ленты (рис. 2, в).
Повышение надежности и безопасности эксплуатации наклонных ленточных конвейеров может быть обеспечено при установке тормоза непосредственно на тихоходном валу привода конвейера. Это
позволяет исключить аварийную ситуацию при нарушении кинематической связи в системе привода, обеспечивает возможность проведения ремонтных работ, связанных с заменой двигателя, редуктора, восстановлением соединительных муфт при остановке конвейера с загруженной лентой. Предложены конструкции нормально замкнутых тормозов с тормозным моментом более чем на порядок превышающими тормозной момент, обеспечиваемый используемыми в системах приводов ленточных конвейеров серийно выпускаемыми колодочными тормозами. Новые конструкции тормозов разработаны по схемам дисково-колодочных и ленточных тормозов, при этом оригинальными техническими решениями являются устройство самих рабочих органов тормозов, а также механизмы их размыкания и включения.
Для наклонных ленточных конвейеров разработаны улавливающие устройства для грузонесущей и холостой ветвей ленты рычажного, туннельно-клинового и канатного типов, предотвращающие скатывание оборвавшейся ленты. Отличаются увеличенным на порядок и более тормозным моментом по сравнению с известными клиновыми и эксцентриковыми ловителями и надежностью улавливания ленты после ее обрыва.
Источником травматизма и повышенной трудоемкости, а также вынужденных периодических остановок конвейеров является необходимость проведения работ, связанных с уборкой просыпи транспортируемого груза из подконвейерного пространства. При этом несвоевременное проведение этих работ может привести к подпору роликов на холостой ветви ленты, что в свою очередь вызывает интенсивный износ ленты, возможность ее возгорания, пробуксовку ленты на приводном барабане, перегрузку двигателя привода. Не исключено также обрушение галереи под действием веса скопившегося под конвейером материала. Эта проблема достаточно просто может быть решена с помощью
проверенных временем подборщиков просыпи на базе сборных лент с их приводом от канатных лебедок (рис. 3, а) или от мостовых кранов (рис. 3, б), которые имеются практически в любом производственном корпусе. Разгрузка свободно уложенной под конвейером сборной ленты от скопившейся на ней просыпи с ее подачей в приемную воронку конвейера производится один - два раза в смену или в сутки, в зависимости от интенсивности просыпе-образования. В качестве сборных лент могут быть использованы снятые с конвейеров изношенные ленты, которые при значительном числе прокладок могут быть разделены на два фрагмента.
При транспортировании ленточными конвейерами тяжелых крупнокусковых грузов могут быть использованы безинер-ционные опорные устройства на базе пневматиков, которые устанавливаются вместо так называемых амортизирующих роликоопор, которые не могут предохранить ленту от пробоев кусками подаваемого на ленту транспортируемого груза.
В течение ряда лет нами ведутся исследования и разработки, связанные с совершенствованием конструкции и расширением возможностей использования без-роликовых ленточных конвейеров, у которых к бортам ленты прикреплены перемещающиеся по направляющим ходовые катки. Впервые эти конвейеры были пред-
ложены, разработаны и внедрены на ряде предприятий Брянским машиностроительным институтом. Новые конвейеры в определенных условиях могут быть альтернативой широко используемым ленточным конвейерам с роликовыми опорами благодаря ряду существенных преимуществ перед ними. Прежде всего, это отсутствие быстроизнашивающихся ролико-опор, снижение энергоемкости транспортирования и износа ленты, отсутствие поперечного схода ленты и увеличение ее несущей способности. Однако пока длина этих конвейеров ограничена из-за отсутствия разработанных натяжных и улавливающих устройств, достаточно сложной конструкции катковых опор и сложностей с проектированием и устройством криволинейных направляющих на концевых участках конвейера при увеличении скорости движения ленты. Для решения этих и других задач, связанных с расширением технических возможностей новых конвейеров, разработано соответствующее оборудование, использование которого снимет ограничения на возможности широкого применения перспективных ленточных конвейеров.
Для транспортирования крупнокусковых абразивных грузов ковшовыми элева-
торами предложен простой и надежный способ крепления ковшей к ленте без снижения ее живого сечения, что позволяет увеличить нагрузку на тяговый орган и уменьшить вероятность его обрыва. Разработана конструкция ковшей и их сочетание друг с другом, позволяющее уменьшить конструктивную высоту элеватора без уменьшения высоты подъема груза. Предложена конструкция загрузочного патрубка с регулировочным приспособлением для изменения направлении потока загружаемого в элеватор транспортируемого груза с учетом его меняющихся физико-механических свойств, что позволяет минимизировать поступление транспортируемого груза в башмак элеватора, уменьшить разрушение ковшей и абразивный износ башмака при транспортировании тяжелых абразивных грузов. Вместо ненадежных (из-за усталостного износа) канатных контуров для улавливания оборвавшейся ковшовой ленты разработаны различные варианты ловителей рычажного типа, срабатывающие только в момент обрыва ленты, что обеспечивает снижение трудоемкости работ, связанных с ремонтом и восстановлением элеватора после обрыва ковшовой ленты.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Тарасов Ю.Д. - доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет).
~ © А.Ю. Захаров, А.Г. Шкуратов,"
2005
УДК 622.647.25
А.Ю. Захаров, А.Г. Шкуратов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЕНТЫ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ РОЛИКАМИ КОНВЕЙЕРА НА МАГНИТНОЙ ПОДУШКЕ
Семинар № 15
