Натяжные устройства

5.1 Общие сведения

Натяжное устройство любого типа состоит из поворотного устройства 1, которое огибает тяговый элемент 2, подвижных башмаков или тележки 4 (на которых за­крепляется ось 3 поворотного устройства) и натяжного механизма 5, который пе­ремещая ползуны или тележку натягивает тяговый элемент. Поворотное устрой­ство может состоять из барабана (для ленты), одного или двух блоков(для каната) или звездочек (для цепей). В конвейерах с тяговым элементом установка натяж­ного устройства обязательна.

Натяжные устройства служат для создания первоначального (минимального) на­тяжения тягового элемента, необходимого для обеспечения тяговой способности фрикционного привода, ограничения стрелы провисания ленты между ролико-опорами и компенсации ее вытяжки под нагрузкой в процессе ее эксплуатации, а также уменьшения динамических процессов, особенно у цепных конвейеров.

а — винтовое; б — пружинно-винтовое; в — грузовое тележечное; г — пневматиче­ское (гидравлическое); д - грузовое вертикальное; е - лебедочное

Рисунок - Схемы натяжных устройств

Первоначальное натяжение должно обеспечивать определенное минимальное натяжение тягового органа, необходимое для нормальной работы конвейера. Ми­нимальное натяжение различно и зависит от типа конвейера и его привода. На­пример, для скребковых и подвесных толкающих конвейеров натяжение должно обеспечивать устойчивое положение скребка или толкателя; у конвейеров с фрикционным приводом первоначальное натяжение ветви должно быть значи­тельным для создания достаточной силы трения между барабаном и лентой для передачи потребного тягового усилия; у конвейеров с передачей тягового усилия зацеплением, первоначальное натяжение цепи необходимо для обеспечения пра­вильного схода цепи с приводной звездочки, оно обычно составляет 5-10% от S_max.

По конструкции и способу действия натяжные устройства делятся на механи­ческие, грузовые, гидравлические, пневматические и комбинированные (грузо-лебедочные).

К механическим натяжным устройствам относятся винтовые, пружинно-винтовые и лебедочные. В механических устройствах натяжение производится вручную или при помощи лебедки, приводимой электро- или гидроприводом. Здесь натяжение не остается постоянным, уменьшается в процессе работы из-за вытяжки тягового элемента, требуется периодическая подтяжка - это недостатки механических натяжных устройств.

Преимущества - простота конструкции, малые габаритные размеры, компакт­ность, небольшой вес и большая сила натяжения. Применяются на горизонталь­ных и наклонных цепных и ленточных (длинной до 60 м) конвейерах с простой конфигурации трассы.

На тяжелых и длинных цепных конвейерах устанавливаются, как правило, пру­жинно-винтовые натяжные устройства.

Лебедочные приводятся в действие электро- или гидродвигателем, обеспечи­вая большую силу натяжения и большой ход.

На мощных ленточных конвейерах большой протяженности (500 и более метров) устанавливают комбинированные (грузолебедочные и лебедочно-пружинные) на­тяжные устройства. Натяжное усилие 100... 150 кН.

Гидравлические и пневматические натяжные устройства имеют малые габа­ритные размеры, но требуют специального приспособления, обеспечивающего постоянство давления воздуха или масла.

Грузовые натяжные устройства бывают вертикального и горизонтального ис­полнения на тележках и рамные, приводятся в действие свободно висячим гру­зом, автоматически обеспечивая постоянное натяжение тягового элемента, ком­пенсируют его удлинение в том числе и от температуры и уменьшают пиковые нагрузки при случайных перегрузках, что является их большим преимуществом. К недостаткам грузовых натяжных устройств относятся большие габаритные раз­меры, неудобство применения в передвижных машинах из-за большой массы груза, особенно в мощных и длинных ленточных конвейерах. Для уменьшения массы груза применяют передачу усилия натяжение через полиспасты и рычаги, используют приводные лебедки. Существенным недостатком таких натяжных устройств являются большие сопротивления в полиспастах, которые препятству-

ют автоматичности действия грузовых натяжных устройств. Грузовые натяжные устройства устанавливают на ленточных (длинной 60-500 м), канатных и про­странственных подвесных и цепетянущих конвейерах.

По расположению на трассе конвейера, грузовые натяжные устройства бы­вают размещенные в хвостовой его части и промежуточные. При расположении грузового натяжного устройства в хвостовой части, из-за динамических нагрузок, натяжение холостой ветви может быть ниже допустимого [S_min].

При размещении грузового натяжного устройства около приводной звездоч­ки динамические нагрузки, возникающие в тяговом элементе при пуске конвейе­ра, не снижают натяжения в холостой ветви ниже S_min, т.к. в этом случае S_min оп­ределяется массой натяжного груза, расположенного непосредственно в зоне действия S_min. Поэтому грузовое натяжное устройство цепных конвейеров целе­сообразно располагать вблизи привода. Кроме того, такое размещение обеспечи­вает постоянство натяжения тягового элемента.

5.2 Ход натяжного устройства

Ход натяжного устройства X, равный сумме монтажного Х₀ и рабочего Х_р ходов, выбирают в зависимости от длины и конфигурации трассы конвейера, а также от типа тягового элемента. Ход должен обеспечить компенсацию удлинения тягово­го элемента Х_р (от нагрузки, износа и температурных условий) и выполнение монтажных и ремонтных работ – Х₀(стыковку, замену отдельных звеньев и т.п.). Длина хода натяжного устройства зависит от упругого и остаточного удлинения ленты. Длина хода выбирается с учетом материала прокладок каркаса ленты:

- для резинотканевых лент

Х_рт,=(1..2)В+0,015L_к,

- для резинотросовых лент

Х_ртр=(1..2)В+0,002 L_к

где L_к - длина конвейера (расстояние по контуру трассы между концевыми бара­банами).

Натяжные устройства размещают обычно на одном из поворотных устройств (ба­рабане, блоке, звездочке), расположенным на участке малого натяжения тягового элемента.

Натяжное усилие Р_н, необходимое для перемещения подвижного поворотного устройства с тяговым элементом, зависит от расположения натяжного устройства и привода на трассе конвейера. В общем случае оно составляет сумму натяжений набегающей на поворотное устройство S_наб и сбегающей S_сб с него ветвей тягово­го элемента и усилия Т перемещения ползунов или натяжной тележки:

Рн⁼ S_наб + S_сб + Т

5.3 Определение минимального натяжение ленты

При определении усилия, создаваемого натяжным устройством, вводят ограниче­ние стрелы провеса ленты в местах с наименьшим натяжением в рабочей и холо-

стой ветвях ленты. Сильно провисающая лента теряет в какой-то мере желобча-тость между опорами и становится менее устойчивой против поперечного сме­щения.

Максимальный провес ленты зависит от расстояния между роликоопорами.

где =(0,0125..0,025) - допустимая стрела провеса;

q_г - линейная сила тяжести груза (Н/м), либо распределенная масса груза на ленте (кг);

q_л- линейная сила тяжести 1 м ленты (Н/м), либо масса одного погонного метра ленты (кг);

S_min - натяжение ленты в хвостовой части конвейера (Н).

(q_г + q_л) l²= 8 S_min (0,0125..0,025) l,

откуда минимальное натяжение ленты:

,

.

При больших скоростях ленты с крупнокусковыми грузами рекомендуется на­значать большее S_min.

Приводы.

Привод служит для приведения в движение тягового и грузонесущего элемен­тов конвейера или непосредственно рабочих элементов в машинах без тягового элемента. Различают приводы:

- фрикционные, передающие тяговое усилие трением;

- с передачей тягового усилия зацеплением.

Приводы зацеплением разделяют на угловые со звездочкой или кулачковым блоком, устанавливаемые на поворотах трассы конвейера на 90° или 180° и пря­молинейные (гусеничные) со специальной приводной цепью с кулаками.

а, б, в - угловые со звездочкой при повороте на 90°, 180° и на прямолинейном участке соответственно; г - со звездочкой на отклонении цепи; д - прямолиней­ный (гусеничный)

Рисунок - Схемы приводов с передачей тягового усилия зацеплением

Преимущества гусеничного привода: меньший диаметр приводной звездочки, а, следовательно, меньший крутящий момент и размеры механизмов при одних и тех же тяговом усилии и скорости конвейера.

Недостатки: некоторая сложность и более высокая стоимость из-за наличия двух звездочек и приводной цепи.

Есть гусеничные приводы с плоскими магнитами вместо кулаков, они прикреп­ляются к приводной цепи. Электромагниты притягивают звенья тяговой цепи конвейера и передают им движущую силу от приводной цепи гусеничного при­вода. Электрический ток поступает в магниты только при их движении на прямо­линейных участках, на поворотных звездочках и обратной ветви магниты обесто­чены.

Фрикционные приводы применяются для лент, канатов и круглозвенных це­пей; их разделяют на однобарабанные, двух- и трехбарабанные и специальные промежуточные. Существуют фрикционные прямолинейные (промежуточные) приводы, передающие движение тяговому элементу при помощи сил трения, соз­даваемых прижимом тягового элемента к приводному.

Приводы конвейеров обеспечивают постоянную или переменную скорость движения тягового элемента. Изменение её может быть плавным или ступенча­тым. Плавное - осуществляется при помощи вариатора, устанавливаемого в при­водном механизме, или специальных муфт, соединяющих электродвигатель при­вода с редуктором, а также при применении гидропривода или электродвигателей

постоянного тока. Ступенчатое - обеспечивается коробкой скоростей или много­скоростным электродвигателем.

По числу приводов, расположенных на трассе, различают конвейеры одно-приводные и многоприводные.

а - однодвигательного; б - двухдвигательного; в и г - трехдвигательных; д - мно­гоприводного с прямолинейными промежуточными приводами; П - привод; Д -

двигатель

Рисунок - Схемы расположения приводов

У многоприводного конвейера на трассе размещают несколько (до 12) проме­жуточных приводов с отдельными электродвигателями. Применение промежу­точных приводов позволяет значительно уменьшить натяжение и использовать тяговые элементы небольшой прочности на конвейерах большой протяженности. Привод конвейера может иметь один, два или три отдельных электродвигателя. По виду движущей энергии и роду двигателей в конвейерах применяют электри­ческий и реже гидравлический приводы (пневматический очень редко). В элек­троприводах используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным роторами общего исполнения. Электродвигатели постоянного тока ис­пользуют очень редко.

Гидропривод в конвейерах используется в основном в угольных шахтах. Преимущества: компактность, возможность плавного регулирования скорости, взрывобезопасность.

Недостатки: пониженный КПД, невысокий срок службы основных деталей, отно­сительно высокая частота вращения выходного вала (не менее 100 об/мин), что ограничивает его использование для цепных конвейеров тяжелого типа, имею­щих скорость до 0,5 м/с.

По конструкции электроприводы бывают:

- наборные из открытых передач (устарелая конструкция);

- полностью редукторные (наилучшая конструкция);

- комбинированные, с редуктором и открытой клиноременной, зубчатой или
цепной передачами;

- специальные, встроенные (мотор-барабан).

Выходной вал редуктора соединяется с проводным валом с помощью зубча­той или уравнительной муфты.

Входной вал редуктора соединяется с валом электродвигателя упругой муф­той.

В конвейерах тяжелого типа с большими пусковыми нагрузками, а также при многодвигательном приводе широко применяются гидравлические муфты (обес­печивают плавный разгон и равномерно распределяют нагрузку между отдель­ными двигателями многоприводного конвейера).

Приводы конвейеров снабжаются остановами или тормозами и блокируются с предохранительными устройствами.

Большинство приводов цепных конвейеров имеют срезной штифт с заданным расчетным сечением. При повышении пускового тягового усилия примерно на 25% штифт срезается и приводная звездочка останавливается. Усилие среза штифта определяют по формуле:

,

где k_н 1,25 - коэффициент допускаемой перегрузки;

М_кр.max - максимальный крутящий момент на валу установки штифта (при­водной звездочки) при пуске;

R_ш- радиус расположения штифта;

-предел прочности штифта при срезе;

— коэффициент соотношения пределов прочности (для сталей 40,45,50 = 0,7...0,8; для серого чугуна СЧ12-28, СЧ15-32 =1,1... 1,5);

-предел прочности штифта при разрыве;

d₀— диаметр рабочего сеченая штифта;

.