Технические науки

Гринько П. А., ведущий инженер ОАО МК «Азовсталь»

Щеглов О. М., доц., к.т.н.

Суглобов Р. В., ст. преподаватель,

Приазовский государственный технический университет,

г. Мариуполь, Украина

ПРОБЛЕМЫ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ХОДА ЛЕНТЫ

ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА

Тяговым и, одновременно, несущим элементом ленточных конвейеров является бесконечная гибкая резиновая лента. На практике эта лента имеет тенденцию уходить в сторону и даже сбегать с приводного или натяжного барабанов.

В процессе эксплуатации конвейера на ленту действуют боковые силы, вызываемые следующими факторами: перекосом роликоопор в горизонтальной и вертикальной плоскостях; отклонением става от оси конвейера; неодинаковым сопротивлением вращения боковых роликоопор; непрямолинейностью ленты в горизонтальной плоскости; несимметричным распределением натяжения по ширине ленты; неодинаковым натяжением канатов става [1]. На другие причины указывают А. О. Спиваковский и В. К. Дьячков: «в процессе работы по различным случайным причинам (односторонняя загрузка ленты, налипание груза на барабанах и роликах и т. п.) возможен поперечный сдвиг ленты с роликов» [2].

Нецентральное движение ленты является одной из причин простоя конвейеров и уменьшения срока службы ленты даже у исправно смонтированных конвейерах, при сборке которых выдержаны нормативы допустимых погрешностей монтажа. Установлено, что 13% всех повреждений ленты составляют расслоение и интенсивный износ бортов, возникающие из-за трения ленты о стойки става или крепи. Это снижает производительность конвейера, увеличивает просыпание груза. Срок службы ленты вынужденно сокращается до 10... 12 месяцев часто при вполне работоспособной несущей части.

Поэтому проблема обеспечения центрального хода ленты является весьма актуальной.

Принято считать, что схода ленты можно избежать, если выполнить приводные и натяжные барабаны бочкообразными со стрелой выпуклости L/200, но не менее 4 мм, где L – длина барабана (рис. 1).

Рис.1. Выпуклый барабан ленточного конвейера

Источником этого послужила успешная работа плоскоремённых передач с выпуклыми шкивами, уверенно обеспечивающих центральный ход ремня. Ожидалось, что, придав барабанам ленточных конвейеров аналогичную форму, можно будет достигнуть аналогичного эффекта [3]. Однако, условия работы ба-рабанов ленточных конвейеров и шкивов плоскоремённых передач настолько различны, что полученный эффект оказался прямо противоположным ожидаемому. Изложенное оказалось возможным в результате недооценки роли центробежной силы в ремне при его движении по поверхности выпуклого шкива быстроходной плоскоремённой передачи [1].

Это поясняется рис.2, где приведены схемы сил и их составляющие, действующие на барабан и конвейерную ленту. Гибкая лента, огибая барабан (или шкив), находится под действием продольной силы F_б, а также центробежной силы F_Ц

F_б+F_Ц= S_нб+S_сб ,

где S_нб и S_сб силы натяжения в набегающей и сбегающей ветвях.

Рис. 3. Схема сил, действующих на приводной барабан Б и ленту Л конвейера в целом (справа) и на концевых конических участках (слева)

Как известно, плоскоремённые передачи являются быстроходными. Поэтому, центробежная сила F_Ц (рис. 4) достигает значительной величины, превосходя натяжение ремня, которым в данном случае пренебрегают. Тангенциальные составляющие F_t1 и F_t2 центробежных сил F_Ц1 или F_Ц2, действующих на левую и правую части шкива, направлены к центру выпуклости и возвращают в центральное положение убежавший в сторону ремень плоскоремённой передачи [5].

К сожалению, этот вариант не наблюдается у медленно вращающихся барабанов ленточных конвейеров. В литературе и в практически выполненных расчётах ленточных конвейеров учитываются силы, вызванные натяжением в набегающей на приводной барабан и сбегающей с него ветвях ленты и не учитывается центробежная сила [2].

Рис. 4. Взаимодействие шкива и ремня плоскоремённой передачи

Расчёты показывают, что у таких барабанов центробежная сила F_Ц мала по сравнению с весьма большим натяжением ветвей конвейерной ленты, и пренебрежение ею вполне оправданно (рис. 5). Поэтому, для частей ленты, проходящим по торцовым коническим участкам барабана, в расчёт прини-маются только продольные силы F_Б1 и F_Б2.

Силы F_Б1 и F_Б2 раскладываются на нормальные F_n1 и F_n2, осевые F_а1 и F_а2 и сдвигающие F_С1 и F_С2 составляющие. Каждая из тангенциальных состав-ляющих стремится увести свою часть ленты в сторону от продольной оси конвейера. Действуя совместно, они нагружают ленту растягивающими на-пряжениями, действующими по нормали к её продольной оси, которые часто служат причиной продольных разрывов ленты, особенно в случае попадания посторонних предметов между барабаном и лентой (что отмечено М. П. Александровым [5]).

В результате колебаний нагрузки или какой-то другой случайной причины лента может сдвигаться относительно продольной оси конвейера, например, вправо (см. рис. 5). Тогда по эту сторону приводного барабана часть сечения и масса ленты, расположенные на коническом сужающемся к торцу участке ока-жутся больше, чем по другую сторону. Продольные силы F_Б1 и F_Б2, вос-принимаемые соответствующими частями ленты, пропорциональны длине этих частей: F_Б2 > F_Б1. Соответственно, одна из осевых составляющих будет больше другой (согласно рис. 5 F_а2 > F_а1). Поэтому, и для сил сдвига будет иметь место соотношение: F_C2 > F_C1. Следовательно, лента будет сдвигаться в сторону большей части её массы, в данном случае - вправо, т. е. стремиться уйти в сторону от продольной оси конвейера и, вообще, сойти с барабана.

Рис. 5. Схема сил, действующих на ленту конвейера при уводе ее в сторону (вправо) от продольной оси

В результате колебаний нагрузки или какой-то другой случайной причины лента может сдвигаться относительно продольной оси конвейера, например, вправо (см. рис. 5). Тогда по эту сторону приводного барабана часть сечения и масса ленты, расположенные на коническом сужающемся к торцу участке ока-жутся больше, чем по другую сторону. Продольные силы F_Б1 и F_Б2, вос-принимаемые соответствующими частями ленты, пропорциональны длине этих частей: F_Б2 > F_Б1. Соответственно, одна из осевых составляющих будет больше другой (согласно рис. 5 F_а2 > F_а1). Поэтому, и для сил сдвига будет иметь место соотношение: F_C2 > F_C1. Следовательно, лента будет сдвигаться в сторону большей части её массы, в данном случае - вправо, т. е. стремиться уйти в сторону от продольной оси конвейера и, вообще, сойти с барабана.

Вследствие недостаточной жёсткости става конвейера (а также высоких динамических нагрузок при работе) борьба с приведёнными факторами заведомо обречена на неудачу [1]. Пути решения проблемы мы видим в выборе принципиально новой, отличной от принятых в настоящее время цилиндрической и конической, формы барабана ленточного конвейера.

Литература:

1. Щеглов О. М., Гринько П. А., О форме барабанов ленточных конвейеров, Подъёмно-транспортное дело: Научно-технический, производственно-экономический и информационный журнал. – Москва: 2011. − №1. С. 2 – 5.

2. Спиваковский А. О., Дьячков В. К. «Транспортирующие машины», М.: Машиностроение, 1983.− 487 с.

3. Футеровка приводних барабанов бочкообразной формы с рифлёной поверхностью (РТ-КОНВЕЙЕР, WWW.RTCONVEER.RU).

4. Батурин А. Т. и др. Детали машин. М.: Машиностроение. 1971.− 468 с.

5. Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: учеб. для машиностроит. спец. вузов. – 6-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 1985.–520 с.