Учебный курс по ленточным конвейерам: основные компоненты и руководство по эксплуатации

Что такое ленточный конвейер?

A ленточный конвейер — это механическое устройство, в котором используется принцип привода за счет трения для непрерывной транспортировки материалов. Оно способно непрерывно перемещать материалы от начальной точки до конечной по фиксированной конвейерной линии. Ленточные конвейеры способны транспортировать как сыпучие материалы (такие как уголь, руда и зерно), так и упакованные грузы (такие как картонные коробки и грузы в мешках). Их также можно интегрировать в производственные процессы заводов для формирования ритмичных сборочных линий. В результате ленточные конвейеры широко используются на различных промышленных предприятиях.

На электростанциях в подавляющем большинстве случаев используются высокоэффективные стационарные ленточные конвейеры, которые работают в комплексе со штабелерами-разгрузчиками.

Ленточный конвейер в основном состоит из следующих компонентов:

Конвейерная лента

Приводной блок

Бездельники

Рамка

Скребок

Натяжное устройство

Тормозная система

Часть первая: Основные характеристики ленточных конвейеров

Надежная работа

Основным преимуществом ленточных конвейеров является их надежная работа. Они способны работать непрерывно и стабильно в течение длительного времени с низким уровнем отказов.

Низкое энергопотребление

Поскольку относительное перемещение между материалом и конвейерной лентой практически отсутствует, сопротивление движению ленточных конвейеров минимально и составляет примерно от одной трети до одной пятой сопротивления скребковых конвейеров. В то же время износ и повреждение материала во время транспортировки минимальны, что обеспечивает высокую производительность. Все эти характеристики способствуют снижению производственных затрат.

Гибкие маршруты транспортировки

Трассы ленточных конвейеров можно гибко проектировать в соответствии с требованиями, при этом их длина может варьироваться от нескольких метров до более чем 10 километров. Их можно устанавливать в небольших туннелях или возводить над землей в зонах с интенсивным движением или в условиях повышенной опасности.

Многоточечная погрузка и разгрузка

В зависимости от технологических требований ленточные конвейеры могут весьма гибко принимать материал из одной или нескольких точек, а также разгружать его в нескольких точках или участках. Например, на обогатительной фабрике под угольным силосом, когда несколько питателей одновременно подают материал на одну конвейерную ленту, эта лента становится основной магистральной линией транспортировки.

Функции извлечения и смешивания материалов

Ленточные конвейеры могут добывать материал из туннелей, проложенных под отвалами на угольных складах, и, при необходимости, смешивать материалы из разных отвалов. Материал можно выгружать как непосредственно на входе конвейера, так и в любой точке по всей длине ленты с помощью разгрузочного устройства плужного типа или передвижной разгрузочной машины.

Отличные общие эксплуатационные характеристики

Конвейерная лента выполняет одновременно функции несущего элемента и тягового элемента, передающего растягивающее усилие. Ее привод обеспечивается за счет трения между лентой и роликами. Ленточные конвейеры обладают следующими преимуществами:

Высокая пропускная способность

Отличные альпинистские навыки

Простая структура

Высокая адаптивность к различным материалам

Высокая эффективность производства

Плавная и надежная работа

Непрерывная и равномерная транспортировка материала

Низкие эксплуатационные расходы

Простота обслуживания

Подходит для автоматического управления и дистанционного управления

Хорошие экологические показатели

Ленточные конвейеры работают с низким уровнем шума. При необходимости конвейерную ленту можно разместить в кожухе, чтобы предотвратить рассеивание пыли и загрязнение воздуха. На перегрузочных станциях пыль можно удерживать в желобах; при подключении к пылесборнику частицы пыли также можно улавливать.

Часть вторая: Принцип работы ленточных конвейеров

Принцип работы ленточного конвейера заключается в следующем:

Конвейерная лента проходит вокруг приводного барабана и обратного барабана, образуя замкнутый контур. Верхняя и нижняя части ленты опираются на опорные ролики. Натяжное устройство обеспечивает натяжение, необходимое для нормальной работы.

Во время работы приводной шкив приводит конвейерную ленту в движение за счет трения между шкивом и лентой. Материал (например, уголь) укладывается на конвейерную ленту и перемещается вместе с ней.

Ленточные конвейеры, как правило, транспортируют материал по верхней части ленты и разгружают его на конце. Для разгрузки материала в любом нужном месте также можно использовать специальные разгрузочные устройства.

Часть третья: Каркас

Типы рамок

Ленточные конвейеры бывают двух типов конструкции рамы: напольные и подвесные. Напольные рамы, в свою очередь, подразделяются на стационарные и передвижные. На уговообогатительных фабриках в основном используются стационарные напольные рамы.

Компоненты рамы

Рама стационарного ленточного конвейера представляет собой конструкцию, сваренную из уголков и швеллеров. В зависимости от назначения рамы можно разделить на следующие типы:

Технические характеристики промежуточной рамы

Промежуточная рама собирается из отдельных секций и выпускается как в стандартном, так и в нестандартном исполнении:

Оба конца центральной рамы соединены с передней и задней рамами. Ширина центральной рамы примерно на 300–500 мм превышает ширину конвейерной ленты. Высота центральной рамы обычно составляет 550–650 мм.

Часть четвертая: Конвейерные ленты

Типы конвейерных лент

В ленточных конвейерах общего назначения используются два типа конвейерных лент: резиновые и пластиковые.

Диапазон рабочих температур конвейерных лент

Когда температура превышает 50 °C, эластичность ремня начинает снижаться; при слишком низкой температуре ремень становится жестким, и на нем могут появиться трещины.

Значение конвейерных лент

Конвейерные ленты являются самыми дорогостоящими и наименее долговечными элементами ленточного конвейера. В процессе эксплуатации конвейерные ленты подвергаются нагрузкам различного рода и находятся в сложных условиях нагрузки.

К наиболее распространенным видам повреждений конвейерных лент относятся:

Износ рабочей поверхности и кромок

Проколы, разрывы и отслоения, вызванные ударами крупных кусков материала

Усталость, вызванная многократным изгибом сердечника

Старение и снижение прочности под воздействием факторов окружающей среды

Эмпирические данные: На конвейерные ленты приходится примерно половина общей стоимости оборудования конвейерной системы.

Поэтому выбор подходящей конвейерной ленты с учетом условий эксплуатации и усиление контроля за техническим обслуживанием в процессе эксплуатации имеют огромное значение для повышения эффективности конвейера и снижения производственных затрат.

Классификация резины для покрытий

Класс I конвейерные ленты: Покрытие изготавливается из натурального каучука, синтетического каучука или их смеси с целью обеспечения наилучшей общей стойкости к порезам и истиранию.

Класс II конвейерные ленты: Покрывная резина обладает хорошей износостойкостью, однако её устойчивость к порезам и сколам уступает показателям лент класса I.

Сила мышц туловища

Классификация по материалу сердечника:

По типу основной ткани:

Сердечник из хлопчатобумажной ткани

Сердечник из нейлоно-полиэфирной ткани

Сердечник из полиэстеровой ткани

Стальной корд

По свойствам резинового покрытия:

Стандартный тип

Термостойкий тип

Холодостойкий тип

Часть пятая: Бездельники

Классификация натяжных роликов

Натяжные ролики подразделяются на два типа: стальные и пластиковые. Стальные натяжные ролики в основном изготавливаются из бесшовных стальных труб.

Взаимосвязь между диаметром натяжного ролика и шириной ремня

Ссылка: Типовая конструкция стационарных конвейеров общего назначения

Классификация натяжных роликов по области применения

Опорные ролики желоба

Наклонные ролики, как правило, состоят из трёх коротких роликов. Угол между осью наклонного ролика и осью горизонтального ролика называется углом наклона. Угол наклона является ключевым параметром, определяющим пропускную способность конвейера.

Эмпирические данные: при одинаковой ширине ленты увеличение угла наклона желоба с 20° до 30° приводит к увеличению площади поперечного сечения для транспортировки сыпучих материалов на 20% и повышению пропускной способности на 13%, одновременно сокращая потери материала.

Буферные натяжные ролики

Задача буферных роликов заключается в смягчении удара материала о ленту в точке разгрузки, что позволяет защитить конвейерную ленту. Буферные ролики подразделяются на:

Буферные ролики с резиновыми кольцами (резиновые кольца, надетые на трубчатый корпус)

Пружинные буферные ролики пластинчатого типа (с упругими опорами)

Пружинные буферные ролики с резиновым кольцом пластинчатого типа

Самоцентрирующиеся натяжные ролики

Для предотвращения и устранения перекоса ремня:

На участках с высокой нагрузкой: устанавливайте один комплект самовыравнивающихся роликов желобчатого типа на каждые 10 комплектов желобчатых роликов

В обратных участках: устанавливайте один комплект нижних самоцентрирующихся роликов плоской конструкции на каждые 6–10 комплектов нижних роликов

Принцип действия: при отклонении конвейерной ленты её край упирается в вертикальный ролик, в результате чего рама натяжного ролика поворачивается на определённый угол вокруг вертикальной оси. Это приводит к возникновению тангенциальной скорости, противоположной направлению отклонения, которая возвращает конвейерную ленту в центральное положение. Как только лента возвращается в центр, рама натяжного ролика также возвращается в исходное положение.

Специализированные натяжные ролики

Спиральные ролики: благодаря антиадгезионным свойствам и высокой самоочищающей способности они устраняют такие проблемы, как прилипание материала, отклонение и разрыв ленты, а также автоматически корректируют отклонение, предотвращая разрыв конвейерной ленты из-за скрученного материала.

Направляющие ролики гребенчатого типа: используются для удаления материала, прилипшего к поверхности конвейерной ленты.

Керамические ролики: обладают превосходной износостойкостью, подходят для эксплуатации в тяжелых условиях.

Часть шестая: Приводной блок

Компоненты приводного узла

Приводной узел является источником привода ленточного конвейера и, как правило, состоит из следующих компонентов:

Двигатель

Гидравлическая муфта

Коробка передач

Соединение

Барабан

Тормозная система (ограничитель хода)

Двигатель приводит в движение приводной барабан через гидравлическую муфту и редуктор; конвейерная лента приводится в движение за счет трения между барабаном и лентой.

Конфигурации дисков

В зависимости от условий эксплуатации и требований конфигурации приводов можно разделить на следующие категории:

Привод с одним двигателем / Привод с несколькими двигателями

Привод с одним барабаном / Привод с двумя барабанами / Привод с несколькими барабанами

Двигатель

Двигатели серии Y широко применяются в ременных конвейерах. В зонах, где существует опасность взрыва угольной пыли, необходимо использовать взрывозащищенные двигатели.

Коробка передач

Редуктор представляет собой понижающий механизм, расположенный между двигателем и приводным барабаном, который служит для снижения скорости вращения и увеличения крутящего момента. В ленточных конвейерах широко используются цилиндрические редукторы, которые обладают такими преимуществами, как компактная конструкция, высокий КПД, надежная работа, длительный срок службы и низкие требования к техническому обслуживанию.

Соединение

Соединение между двигателем и редуктором, а также между редуктором и приводным барабаном осуществляется с помощью муфты.

Часть седьмая: Ролики

Классификация роликов

Ролики подразделяются на два типа: приводные ролики и направляющие ролики.

Типы поверхности барабана

Барабаны с резиновым покрытием обладают такими преимуществами, как высокий коэффициент трения и устойчивость к налипанию угля. Доступны следующие варианты рисунка поверхности:

Методы изготовления барабанов

Сварные барабаны: стальные листы прокатываются, а затем соединяются стыковым сварным швом

Литые барабаны: изготавливаются методом литья

Барабаны с резиновым покрытием: благодаря толстому резиновому слою, высокой износостойкости и превосходному качеству они широко используются

Угол обхвата и тяга

Для обеспечения достаточной тяги необходимо, чтобы между конвейерной лентой и барабаном существовало достаточное трение. Согласно теории передачи трения, увеличить тягу можно либо за счет повышения коэффициента трения, либо за счет увеличения угла обхватывания.

Привод с двумя барабанами значительно повышает тяговое усилие конвейера, благодаря чему он особенно хорошо подходит для транспортировки на большие расстояния.

Часть восьмая: Тормозные системы

Когда требуется установка тормозных систем?

При использовании ленточных конвейеров для транспортировки грузов по наклонной поверхности в тех местах, где средний уклон превышает 4°, следует устанавливать устройства, предотвращающие обратное движение, или тормозные системы, чтобы конвейер не начал двигаться в обратном направлении или не проскальзывал при остановке под полной нагрузкой.

Общие системы резервного питания и торможения

В стандартных конструкциях выделяют три основных типа:

Часть девятая: Гидродинамическая связь

Принцип действия гидродинамической муфты

Гидродинамическая муфта состоит из таких основных компонентов, как приводной вал, рабочее колесо насоса, турбина, ведомый вал и вращающийся корпус. Рабочее колесо насоса и турбина расположены симметрично, имеют одинаковые геометрические размеры и оснащены радиально расходящимися лопастями.

Во время работы муфта заполняется рабочей жидкостью (DTE Light). Когда приводной вал вращает рабочее колесо насоса:

Под действием центробежной силы рабочая жидкость течет от внутренней стороны рабочего колеса насоса к его внешнему краю, образуя поток жидкости под высоким давлением и с высокой скоростью.

Этот поток жидкости, движущийся под высоким давлением и с высокой скоростью, ударяется о лопатки турбины, заставляя турбину вращаться в том же направлении, что и рабочее колесо насоса.

Внутри турбины рабочая жидкость течет от внешнего края к центру, где её давление снижается, а скорость уменьшается;

Затем рабочая жидкость возвращается к входу рабочего колеса насоса, образуя непрерывный цикл;

В ходе этого процесса рабочее колесо насоса преобразует механическую энергию, поступающую с входного вала, в кинетическую и потенциальную энергию рабочей жидкости, а турбина преобразует кинетическую и потенциальную энергию рабочей жидкости обратно в механическую энергию на выходном валу, обеспечивая тем самым передачу мощности.

Преимущества гидравлической муфты:

Плавный запуск под нагрузкой, повышение эффективности запуска

Обеспечивает защиту от перегрузки

Изолирует воздействие крутильных колебаний

Обеспечивает сбалансированность нагрузок на двигатели в приводных системах с несколькими двигателями

Снижает пусковой ток в электросети

Высокая эффективность и простая конструкция

Эксплуатация без необходимости технического обслуживания

Часть десятая: Натяжное устройство

Принцип действия натяжного устройства

Назначение натяжного устройства заключается в следующем:

Для обеспечения достаточного натяжения конвейерной ленты, что позволяет создать необходимое трение между барабаном и лентой

Чтобы ограничить провисание конвейерной ленты между опорными роликами

Для обеспечения нормальной работы конвейера

Выбор подходящего натяжного устройства и определение оптимального места его установки являются необходимыми условиями для обеспечения того, чтобы конвейерная лента не проскальзывала на приводном барабане.

Типы и сравнение натяжных устройств

Натяжение винта

Подшипниковые корпуса на обоих концах натяжного барабана установлены на скользящем блоке, снабженном гайкой; этот блок может перемещаться вдоль задней рамы. Вращение винта приводит к перемещению барабана вперед или назад. Резьба должна быть самозажимной, чтобы предотвратить ослабление.

Натяжение тележки противовеса

Барабан для натяжения хвостовой части установлен на тележке, которая может перемещаться по направляющим рельсам рамы хвостовой части. Один конец стального троса присоединен к тележке, а на другом конце подвешен противовес. Натяжение конвейерной ленты обеспечивается весом противовеса, что позволяет осуществлять автоматическое натяжение и поддерживать постоянное натяжение.

Натяжение вертикального противовеса

Барабан закреплен на раме, а противовес подвешен к раме; рама перемещается вверх и вниз по направляющим. Данная конструкция подходит для конвейеров значительной длины (>100 м) или в случаях, когда пространство в конце линии ограничено; как правило, она устанавливается рядом с приводным барабаном или занимает пространство под пешеходным мостиком.

Гидравлическое натяжное устройство

Компоненты:

База

Гидравлический силовой агрегат

Лебедка с обратным ходом

Устройство для гашения колебаний

Блок управления

Датчик натяжения

Алгоритм автоматического управления:

Оператор нажимает кнопку запуска, и система переходит в рабочий режим

Система управления выполняет самодиагностику натяжения ремня

Если проверка прошла нормально, включается гидравлический агрегат

Электромагнитный клапан регулирует подачу масла в устройство компенсации натяжения

Когда натяжение троса достигает заданного верхнего предела, подача масла прекращается

Шкаф управления подает сигнал запуска, после чего конвейер запускается и набирает скорость.

Как только достигается стационарный режим работы, контроллер сбрасывает давление из буфера натяжения, чтобы уменьшить натяжение.

Когда натяжение снижается до нормального рабочего значения, буфер натяжения самоблокируется для поддержания натяжения.

Гидравлическая станция прекращает работу.

Мониторинг напряжения: Датчик натяжения и шкаф управления автоматически контролируют натяжение. Если натяжение окажется меньше 0,95 от заданного нижнего предела, система автоматически повторно запускает механизм натяжения, чтобы довести натяжение до заданного нижнего предела.

Функция буферизации: Буферный цилиндр натяжения и аккумулятор гасят кратковременные колебания натяжения во время работы конвейерной ленты.

Ручной режим: Вращение лебедки в прямом и обратном направлении, запуск и остановка гидравлического агрегата, а также работа амортизационного цилиндра могут управляться отдельно. Лебедка используется исключительно для обеспечения предварительного натяжения во время монтажа и ввода в эксплуатацию и не участвует в процессе автоматического натяжения.

Часть одиннадцатая: Устройство для очистки

Принцип действия очистительного устройства

Во время работы ленточного конвейера мелкие частицы угля прилипают к конвейерной ленте, что приводит к ее смещению относительно оси и увеличению сопротивления движению. В связи с этим ленточные конвейеры, как правило, оснащаются очистным устройством.

Виды чистящих средств

Источники данных:

Нормы проектирования ленточных конвейеров серии TD75 (Стандартизированная продукция бывшего Министерства металлургической промышленности)

GB/T 10595-2017 ‘Ленточные конвейеры’

GB/T 7984-2013 ‘Конвейерные ленты общего назначения с тканевым кордом’

Соотношение между диаметром натяжного ролика и шириной ленты, указанное в данном документе, относится к стандартной конструкции стационарных конвейеров общего назначения

Данные о взаимосвязи между углом наклона желоба и пропускной способностью взяты из руководства по проектированию серии TD75

Данные о прочности сердечника конвейерной ленты взяты из стандарта GB/T 7984-2013 и отраслевых руководств по проектированию

Принцип действия гидравлической муфты описан в общей отраслевой технической документации

Классификация и технические характеристики натяжных устройств приведены в соответствии с ‘Нормативами по проектированию ленточных конвейеров’ и отраслевыми руководствами по проектированию