CC BY
35
© Р.Л. Папоян, 2012
УДК 621.867 Р.Ё. Папоян
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ НА КОНВЕЙЕРНОМ ТРАНСПОРТЕ
Рассмотрены технические усовершенствования, направленные на повышение эффективности работы ленточных конвейеров.
Ключевые слова: ленточный конвейер, роликоопора, антимагнитен.
Компанией «ГУДМЕН КОНВЕЙЕР» (США) разработана широкая гамма типоразмеров роликовых опор в пяти сериях В, С, Э, Е и МОв, в которых используются запатентованные подшипниково-уплотни-тельные узлы «Пермасил», а также одноточечные системы смазки. Вместо указанных систем смазки на роликовых опорах могут быть установлены подшипниковые узлы, рассчитанные на безотказную работу в течение всего срока службы роликовых опор и не требующие вообще никакой смазки.
Узлы с роликоопорами компании пригодны для применения на всех типах ленточных конвейеров для транспортировки любых видов сыпучих грузов и материалов.
Роликовые опоры серии В имеют угол лоткообразования конвейерной ленты, равный 20 или 35°, причем угол 35° рекомендуется для транспортировки материалов, состоящих из частиц однородных размеров. Роли-коопоры этой серии выполняются с наружными диаметрами 10,2 и 12,7 см и корпусами, конструктивно изготовленными как единое целое с шарикоподшипниковыми узлами, которые заправляются смазкой на заводе-изготовителе. Подшипниковые узлы имеют двойную защиту от возможных повреждений в виде стальной отражательной шайбы. Другая отражательная шайба, аналогичная по конструкции с
первой, запрессована на валу на внешней стороне подшипникового узла для предотвращения попадания грязи и пыли и защиты шарикоподшипника от механических повреждений. Узел роликовой опоры закрепляется с обеих сторон с помощью упругого стального фиксатора, установленного в прорези на валу. В случае необходимости демонтажа подшипникового узла эти фиксаторы легко снимаются с вала. Узлы роликовых опор крепятся на раме с помощью жестких стальных штампованных кронштейнов, привариваемых к раме.
Для роликовых опор серий С, Э, Е и МЭв компания применяет специальный роликоподшипниковый узел «Пермасил II» со специальным узлом уплотнения. Он применяется в комбинации с коническими роликоподшипниками, способными воспринимать значительные радиальные и осевые нагрузки. Ролики в таких подшипниках имеют специальный геометрический профиль, который допускает значительную несоосность стыкующихся между собой деталей и узлов при почти неизменном сроке службы роликоподшипникового узла (по сравнению со случаем, когда несоосность стыкующихся узлов равна нулю), причем срок службы такого роликоподшипни-вого узла гораздо выше, чем у стандартного роликоподшипника аналогичного типоразмера.
Роликовые опоры серии С рекомендованы для работы в обычных и тяжелых условиях производства. Они имеют наружные диаметры роликов 10,2; 12,7 и 15,2 см и применяются для конвейерных лент шириной 35,6 — 183 см.
Роликовые опоры серии D предназначены для тех же эксплуатационных условий, что и серии С, однако они имеют более высокую нагрузочную (несущую) способность. Ролики серии D имеют наружные диаметры 12,7 и 15,2 см, рассчитанные на ширину конвейерных лент 61 — 183 см.
Роликовые опоры серии Е рекомендуются для тяжелых режимов работы конвейеров, для которых характерно преобладание перегрузок и транспортировка тяжелых или абразивных материалов. Роликовые опоры этой серии выполняются с наружными диаметрами 15,2 и 17,8 см для конвейерных лент шириной 91,5 — 243,8 см.
Роликовые опоры серии MDG рекомендуются для эксплуатации в условиях, при которых используются легкие конвейерные ленты для транспортировки легких материалов. Наружные диаметры роликов этой серии 12,7 и 15,2 см. Они рассчитаны на ширину конвейерных лент 61 — 183 см.
Бразильская компания «ФАСО» является разработчиком энергосберегающей роликоопоры и безосевого барабана для ленточных конвейеров.
Энергосберегающая роликоопора (ЭСР) позволяет значительно уменьшить потребление электроэнергии на конвейерных установках и увеличить срок их службы.
Обычные поддерживающие ленту ролики содержат подшипники качения, установленные по концам их корпуса. Это приводит к применению относительно больших диаметров оси роликов и подшипников для воспри-
ятия повышенного изгибающего усилия, которое возникает между опорной поверхностью ролика и подшипником. ЭСР, наоборот, требует установки оси меньшего диаметра, а подшипник устанавливается почти заподлицо с торцевой поверхностью ролика. Такая компоновка снижает опорные усилия, а меньший диаметр подшипников означает меньшую окружную скорость и, следовательно, их больший срок службы.
Для снижения нагрузки на конвейерную ленту в случае применения ЭСР один центральный опорный ролик трехроликовой желобчатой роли-коопоры заменяется двумя параллельными более легкими роликами, собранными на шарнирно установленной раме.
Это уменьшает прогиб конвейерной ленты и удельное (контактное) давление на центральный опорный ролик, который воспринимает до 70 % суммарной нагрузки на узел ро-ликоопоры и, следовательно, уменьшает трение. Такая конструкция со сдвоенными центральными роликами и меньшими диаметрами осей и подшипников позволяет сэкономить до 30 % электроэнергии при работе горизонтальных конвейеров и повысить срок службы их лент.
На конвейере, установленном на шахте в Тубарао (Бразилия) для транспортировки железной руды, имеющем длину 1500 м и ширину ленты 2,2 м, используется более 3 тыс. роликоопор типа ЭСР. Этот конвейер имеет 4 электродвигателя мощностью по 1125 кВт каждый. При работе конвейера экономится 20 % электроэнергии.
Компания «ФАСО» рассматривает разработанную ею конструкцию безосевых конвейерных барабанов как эффективное решение, устраняющие их поломки. Согласно статистике, ба-
рабаны конвейеров являются наиболее уязвимыми узлами в конвейерных системах, а наиболее частыми поломками являются разрушения фланцев барабанов. В разработанной конструкции барабанов конвейеров, в которых отсутствуют сквозные валы (или оси), концевые фланцы выполнены заодно с короткими валами как литые детали и привариваются к торцам корпуса барабана. Эти короткие валы выполняют функции опор, а также передают крутящий момент от привода конвейера на корпус барабана. Безосные барабаны более технологичны и экономичны в отношении их производства, а также более надежны в работе, чем традиционные конструкции барабанов.
Способ соединения конвейерных лент
Компанией «Флексэбл Стил Ёей-синг Ко» (США) разработан способ соединения конвейерных лент с помощью пластин, которые соединяются между собой болтами, имеющими высокий предел прочности. Болты вдавливают пластины в ленту. Кромки пластин и потайных головок болтов имеют закругленный профиль.
Высокая прочность таких соединений достигается благодаря зажимному действию, возникающему на пластинах и приводящему к равномерному перераспределению напряжений ленты по всей ширине и площади соединения. Высокая прочность пластинчато-болтового соединения повышается также благодаря специальному профилю зубцов на пластинах, который позволяет зубцам входить в тело ленты, не повреждая ее структурные несущие нагрузки волокна.
Отверстия под болты и точное соединение в стык выполняются с помощью сверлильных шаблонов, которые вплотную соединяют концы лент. Точные отверстия для болтов делают-
ся с помощью пробойника или ланцетного сверла. Болтовые соединения монтируются затем ручным инструментом или ударным гаечным молотком с набором принадлежностей, значительно облегчающим монтаж и сокращающим необходимое для этого время. В набор инструментов, помимо пробойника, входят торцевой ключ и пара обламывателей болтов, а также зубило для быстрой замены преждевременно изношенных пластин. При этом вместо замены всего комплекта пластинчато-болтовых соединений обычно заменяют только несколько наиболее изношенных верхних пластин.
Данные болтовые соединения применимы также для лотковых лент и могут изготовляться из обычной (углеродистой) стали, нержавеющей стали марки 1.4404, сплава из меди и кремния «ивердьюр» или сплава «мегэлой».
Пластины из нержавеющей стали марки 1.4401 особенно стойки против износа воздействия агрессивных кислых сред.
Сплав из меди и кремния «ивердь-юр» применяется во взрывоопасных условиях (например, в угольных шахтах) или в установках с магнитными детекторами (для поиска инородных металлических предметов), поскольку этот сплав не вызывает искр, а также антимагнитен.
Другой сплав — «мегэлой» является сплавом на основе стали, подвергшимся термообработке и обладающим хорошими показателями сопротивления износу. Однако фирма-изготовитель данных болтовых соединений не рекомендует применять этот сплав для болтовых соединений в случае работы конвейерной ленты в условиях агрессивной коррозийной среды.
Кроме указанных выше компонентов, необходимых для осуществления надежных и долговечных болтовых соеди-
нений «Флекско Болт Солид Плейт» компания предлагает также нейлоновую ленту «Флекско-лок», предотвращающую образование волн в ленте в зоне расположения болтовых соединений. Кроме того, лента предотвращает просыпание транспортируемого сыпучего материала. Для этого нейлоновая лента протягивается между пластинами перед монтажной операцией окончательного затягивания гаек.
При определении необходимого типоразмера болтовых соединений «Флекско Болт Солид Плейт» за основу берутся предел прочности соединяемой ленты и ее толщина.
Компания считает, что восстановление поврежденных лент не обязательно связано с большими простоями конвейеров. При этом предлагается вместо обычной практики удаления поврежденного участка и последующего соединения концов ленты или вставки отрезка новой ленты взамен поврежденного участка метод механического ремонта поврежденной части ленты с помощью крепежных средств (стяжных скоб, накладок, болтов и т.д.).
При использовании этих средств и устранении разрывов лент до 30 мм, в том числе и лент со стальным кордом, конвейеры могут продолжать работу до следующей ремонтной смены или другого планового простоя оборудования, когда временно отремонтированный участок ленты или вся поврежденная лента могут быть заменены.
Указанные механические средства для устранения разрывов лент имеют следующие преимущества:
• быстрая установка (менее, чем за 20 мин) крепежных средств рабочими-ремонтниками с использованием простых инструментов;
• низкие затраты средств на одну ремонтную операцию;
• отсутствие расходов на конвейерную ленту.
Для прямолинейных разрывов лент рекомендуется применять соединительные пластинки с двумя стяжными болтами, а для сильно искривленных разрывов — попеременно чередующиеся между собой соединительные пластины с двумя и тремя болтами, обычно устанавливаемыми через 100 — 150 мм вдоль разрыва ленты. Пластины накладываются попарно на верхнюю и нижнюю поверхности ленты, надежно зажимая ее при затяжке болтов. При ремонте искривленных разрывов ленты рекомендуется два болта из трех устанавливать на более слабой или изношенной стороне разрыва.
В случаях, когда необходимо весьма оперативно произвести ремонт ленты, рекомендуется применять соединительные скобы, закрепляемые на месте разрыва с помощью молотка.
Соединительная скоба имеет закругленные кромки в виде шести зубцов из высокопрочной стали, которые при ударе по скобе входят в тело ленты. Скобы устанавливаются через 100 — 150 мм вдоль разрыва ленты.
Предохранение конвейерных лент от продольных разрывов
Австралийской фирмой «Конвейер Белт Мониторинг» (CBM) разработано сканирующее устройство «Литтл Риппер», в котором использован ультразвук для непрерывного контроля конвейерных лент на наличие продольного разрыва.
В конвейерной ленте особенно быстро изнашивается стальной корд, и его разрыв, а также ленты в целом, может произойти внезапно без каких-либо внешних признаков их повреждения, которые можно было бы заметить визуально.
Неблагоприятные факторы, приводящие к нарушению целостности кон-
Схема складного ленточного конвейера
вейерной ленты — это воздействие воды на корд через различные трещины на поверхности ленты, повреждения, вызванные ударными нагрузками на перегрузочных пунктах, а также воздействие различных напряжений. Неравномерный износ поверхностей конвейерной ленты также может значительно снизить срок ее службы.
Сканирующее устройство «Литтл Риппер» непрерывно и в автономном режиме контролирует зарождение развитие разрывов конвейерных лент.
Устройство состоит из трех колес, находящихся в постоянном контакте с нерабочей поверхностью конвейерной ленты. Среднее колесо снабжено ультразвуковым датчиком, на двух других установлены приемники ультразвуковых сигналов. Все колеса соединены с узлом контроля.
Если конвейерная лента в хорошем состоянии, то при ее движении ультразвуковой сигнал, исходящий от датчика среднего колеса, передается на ленту и непрерывно улавливается приемниками двух крайних колес.
Когда внутренняя структура ленты начинает изменяться, но визуально пока незаметно зарождение и обра-
зование разрывов, прохождение ультразвука через такую ленту существенно затрудняется. Если звуковой сигнал значительно снижаетя в течение заданного времени (обычно в течение нескольких секунд), то узел контроля останавливает конвейер и выдает звуковой сигнал тревоги.
Ленточный конвейер со складывающимся линейным ставом
Фирма «Мид Вест Матчеппел» (Австралия) создала складной ленточный конвейер, предназначенный для использования в горных выработках при постоянном перемещении фронта очистных работ. Имеется международная заявка на патент РСТ/Аи 90/00021/Ш0 90/08717/.
Особенностью конструкции конвейера является складывающийся став, состоящий из шарнирно-соеди-нённых между собой рам 1 (рисунок, а, б), на каждой из которых закреплены роликоопоры для грузовой 2 и холостой 3 ветвей ленты.
В сложенном состоянии рамы устанавливаются на ряд салазок 4, расположенных друг за другом на почве выработки и шарнирно-соединённых между собой. Длина каждой салазки 5,5 м,
комплект из рам, помещающихся на одной салазке, позволяет смонтировать конвейерный став длиной 50 м. Растянуть конвейер на требуемое расстояние можно лебёдкой, комбайном или трактором. На рисунок, б показан процесс раскладывания рам, начиная с левого закреплённого конца става. Каждая из сложенных рам, скользя друг за другом по салазке, опускается на почву выработки, образуя собой одну из боковых сторон воображаемого контура равнобедренного треугольника. Раствор смежных рам фиксируется ограничивающими цепями 5. Для придания большей жёсткости и устойчивости ставу вершины 6 и 7 шарнирно-соединенных концов рам, расположенные с разных сторон ленты 8, скрепляются между собой трубчатыми стержнями (на рисунке не показаны).
Составные части каждой рамы одинаковы, просты и число их минимально, что позволяет рабочим без специальной подготовки и специальных инструментов легко смонтировать став. Не требуют больших затрат труда и времени установка и регулировка относительно ленты несущих роликов. Данная конструкция става может быть использована для конвейеров с шириной ленты 1050, 1200, 1400 и 1600 мм, обеспечивающих производительность от 400 до 5000 т/ч.
Важнейшее достоинство данной конструкции — это скорость, с которой она может устанавливаться: 100 м
конвейерного става, размещенного на двух салазках, монтируются за 15— 20 мин. На последующую рихтовку става и окончательную наладку затрачивается 60—70 мин.
В условиях открытых разработок бригада из четырех рабочих расстав-ляла150 м става конвейера за 15 мин.
Другое значительное преимущество конструкции заключается в том, что конвейер может использоваться как в сложенном, так и в растянутом состоянии. Предполагается, что при достаточном запасе ленты (как это предусматривается в телескопических конвейерах), раздвижку конвейера можно производить, не прерывая его работу.
По окончании выемочных работ в пределах разрабатываемого столба конструкция конвейера легко демонтируется путём сборки рам и всех её составных частей на салазках и буксируется на новое место установки. При перемещении конструкции сохраняются в сборке все компоненты и ни одна деталь не теряется.
Опыт применения складывающегося ленточного конвейера на шахтах Австралии показывает, что трудоёмкость установки и наращивания (сокращения) става конвейера по сравнению с обычным телескопическим конвейером уменьшается вдвое. Значительно экономится и время, затрачиваемое на вспомогательные операЦИИ. ГГТТг!
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Папоян Рубен Левонович — кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет, [email protected]
А
