Ставы ленточных конвейеров нового поколения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

---------------------------------- © А.Ф. Воробьев, А.Ю. Кондрашин,

Э.П. Долгов, 2009

УДК 622.001.89:622.68

А. Ф. Воробьев, А.Ю. Кондрашин, Э.П. Долгов

СТАВЫ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Приведены результаты исследований по разработке конструктивных решений ставов ленточных конвейеров, изготавливаемых на Александровском машиностроительном заводе.

Ключевые слова: конвейерный став, роликоопора, прогон, ролики, опорная стойка.

Яаиболее эффективным и производительным видом транспорта сыпучих материалов на угольных шахтах, карьерах и различных областях промышленности является конвейерный транспорт, характеризующийся высокой пропускной способностью, простой конструкции, надежностью в эксплуатации.

Одним из основных узлов ленточного конвейера является его став, состоящий из отдельных разборных секций, которые собираются последовательно одна с другой на определенную длину. Конвейерная секция представляет собой опорную стойку в виде замкнутой рамы, соединенной с другой стойкой прогонами (швеллерами), на которые установлены роликоопоры с роликами (рис. 1, 2).

Так как, став является основой ленточного конвейера, то он должен обладать качествами, которые соответствуют запросам потребителя, т.е. быть надежным, устойчивым, долговечным и удобным в эксплуатации, а так же технологичным при изготовлении. Как самый металлоемкий узел став конвейера целесообразно изготавливать из однотипных деталей и узлов всего ряда для ленточных конвейеров от 800 до 1600 мм.

Эти задачи успешно решены сотрудниками кафедры совместно со специалистами Александровского машиностроительного завода. В результате разработаны новые конструкции ставов по сравнению с ранее существующими.

Нетрадиционность решений заключается в том, что на одной из опорных стоек в секции применена жесткая заделка прогонов над которой устанавливается роликоопора.

Прогон

Опорная стойка

Рис. 2. Секция участковая

Рассматривая нетрадиционные особенности ставов применительно к конвейеру с шириной ленты 1200 мм приведены схемы секции и нагруженность прогона при различных заделках, а именно - размещения одной из верхних роликоопор над стойками, уменьшается число роликоопор внутри пролета - при трех верхних роликоопорах в середине пролета остается две роликоопоры. Таким образом, третья часть всех вертикальных нагрузок со стороны роликоопор переносится с прогонов непосредственно на стойки. Как следствие, изменяется и схема действия усилий на прогон, а величина изгибающего момента от усилий внутри пролета уменьшается на 25 %.

При традиционной схеме расстановки роликоопор, в случае расположения секции става на участке с выпуклой трассой, на прогон через роли-коопору дополнительно действует составляющая от усилия натяжения ленты. Это также приводит к дополнительному изгибающему моменту. При этом его величина может быть значительной, так как она пропорциональна разрывному усилию ленты с учетом коэффициента запаса ее прочности. При нетрадиционной схеме это дополнительное усилие передается только через роликоопору, установленную над стойками, не вызывает изгиба прогона и воспринимается самими стойками.

В дальнейшем, применительно к секции с тремя верхними роликоопорами, для сравнения рассматриваются различные схемы работы прогона как двухопорной балки с разными заделками (см. таблицу):

=> свободно опертая по концам балка (схема № 1),

=> балка с двумя защемленными концами (схема № 2),

=> балка, один конец которой свободно оперт, а другой жестко защемлен (схема № 3).

В таблице приведены схемы нагружения, эпюры изгибающих моментов, форма упругой линии прогона и приняты следующие обозначения:

Ма Мб

G = 213 кг Е = 2,1-106 кг/см2

- изгибающий момент, действующий на прогон соответственно в месте установки 1-ой или 2-ой роликоопоры;

- изгибающий момент, действующий соответственно в опоре А или Б;

- усилие в месте установки роликоопоры;

- модуль упругости материала прогона;

J = 174 см4 - момент инерции поперечного сечения прогона

(швеллера № 10);

W = 34,8 см3 - момент сопротивления поперечного сечения

прогона;

Х= 375 см - длина прогона;

Хр = 125 см - шаг расстановки верхних роликоопор.

Числовые значения изгибающих моментов, действующих напряжений и коэффициентов запаса прочности по пределу текучести определены при всех схемах нагружения для случаев применения в качестве прогонов швеллеров № 12, 10, 8.

Сравнивая результаты нагружения прогонов по трем различным схемам (см. таблицу), можно сделать следующие выводы:

=> схема № 1 является наиболее нагруженной как по изгибающему моменту, так и по прогибам и действующим напряжениям;

=> схема № 2 характеризуется уменьшенным в 1,5 раза изгибающим моментом, уменьшенным в 5 раз прогибом и сниженным в 1,5 раза действующим напряжением;

=> схема № 3 по всем показателям характеризуется приблизительно усредненными значениями по сравнению со схемами № 1 и № 2.

Наиболее предпочтительной для применения является схема № 2 (особенно для магистральных конвейеров), а в случае необходимости иметь шарнирное соединение между прогонами для приспосабливаемое™ к гипсометрии выработки при вогнутых или выпуклых участках трассы может быть рекомендована схема № 3 (особенно для участковых конвейеров).

Следует отметить, что при всех трех схемах нагружения прогона, выполненного из швеллеров № 12, 10 или 8, действующие напряжения являются вполне приемлемыми, а коэффициенты запаса прочности по пределу текучести намного превосходят минимально допустимое по рекомендациям института «Донгипроуглемаш» значение 1,4. Очевидно, целесообразно в качестве прогона использовать швеллер № 10. При работе этого прогона по схемам № 2 и № 3 (см. таблицу) возникают малые напряжения изгиба 466 и 583 кг/см2, соответствующие высоким коэффициентам запасов прочности 4, 9 и 3, 9.

26

Таблица 1

Расчетные данные нагружения прогонов

Конструкция жесткой заделки прогонов в стойке не только определила наиболее выгодную схему работы прогона как двухопорной балки, но и существенно увеличила продольную жесткость секции и сделала кинематически невозможным падение (складывание) конвейера вдоль его продольной оси.

С учетом существенного повышения боковой и продольной устойчивости секции появилась возможность отказаться от применения в линейной секции раскосов между стойками и прогонами, а также от диагональных связей между прогонами.

Это позволило унифицировать конструктивные решения секции става для участковых и магистральных конвейеров:

- применить в качестве прогонов швеллера меньших по сечению размеров, в тоже время удлиненных от 2 метров до 3; 3,75 м и более;

- осуществить крепление роликоопор в любом месте става с различным шагом их установки (1,25 м; 1,50 м);

- снизить высоту, увеличить продольную и поперечную устойчивость;

- снизить трудоемкость изготовления и трудоемкость при эксплуатации;

- разворачивать роликоопоры в горизонтальной плоскости на

_1_о 0

±3 для управления движением ленты;

- снизить металлоемкость ставов на 35-40 %.

Указанные преимущества ставов в ленточных конвейерах были использованы на Александровском заводе при серийном производстве конвейеров.

С 2000 по 2008 гг. было выпущено более 200 различных модификаций конвейеров с новыми конструктивными решениями.

Продолжая работы по освоению новых конвейеров сотрудники кафедры разработали более совершенные конструктивные решения конвейерных ставов для лент шириной от 800 до 1600 мм:

- быстроразъемность стыковки прогонов с опорной стойкой и крепление роликоопор к прогонам, практически ничего не меняя в конструкции секции;

- усовершенствовать роликоопоры конвейера для обеих ветвей ленты, в результате исключить порезы ленты о кронштейны роли-коопор;

- унифицировать ролики с роликоопорами, в результате чего на одну роликоопору можно устанавливать ролик диаметром 127 мм или 159 мм; 89 мм или 108 мм;

- возможность устанавливать роликоопору одного типа на верхнюю и нижнюю ветвь конвейерной ленты.

Эти решения по секциям става были представлены заводом в 2008 г. на XV Международной специализированной выставке «Уголь России и Майнинг» в г.Новокузнецке и удостоены золотой медали.

В настоящее время на заводе идет освоение новых решений. Большинство конструктивных разработок по секциям става конвейеров защищены авторскими свидетельствами и патентами, [дш

A.F. Vorobyov, A.U. Kondrashin, E.P. Dolgov

NEW GENERATION BELT CONVEYOR STRUCTURES

Results of researches on working out constructive re-sheny ставов the tape conveyors made on Aleksandrovsk machine-building factory are resulted.

Key words: Conveyor becoming, run, rollers, a basic rack.

— Коротко об авторах ---------------------------------------------------

Воробьев А. Ф. - главный конструктор,

Кондрашин А.Ю. - инженер,

Долгов Э.П. - кандидат технических наук, главный конструктор,

ГОУ ДПО «Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов», info@transtm.ru