книги / Современная теория ленточных конвейеров горных предприятий

8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КРУТОНАКЛОННЫХ

ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРАХ С ПРИЖИМНОЙ ЛЕНТОЙ

Крутонаклонные конвейеры с прижимной лентой имеют, как известно, два ленточных контура — грузонесущий и при­ жимной. В настоящее время имеется несколько конструктивных схем таких конвейеров (фирмы «Continental Conveyor», «Dos Santos International» (США), MAN TAKPAF, «Кгирр» (Германия)

идр.). Опыт применения конвейеров с прижимной лентой име­ ется и у нас в стране: конструкции УкрНИИпроект, МГИ, ИГД им. А.А. Скочинского, Донгипроуглемаш, Оргэнергострой, ЛГУ, ЛГИ и др. Он подтвердил жизнеспособность такого типа конвейера и, конечно, были выявлены проблемы.

Вмире находится в эксплуатации более сотни крутона­ клонных конвейеров с прижимной лентой, из них три на карьерах и шахтах и более десятка в поверхностном ком­ плексе горных предприятий и фабрик (фирмы «Continental Conveyor & Equipment Company», «Dos Santos International»

идр.).

Конвейеры с прижимной лентой отличаются высокой уни­ версальностью. Угол наклона может достигать 90° Большое значение имеет тот факт, что конструкция крутонаклонного конвейера с прижимной лентой в большой степени унифици­ рована со стандартными ленточными конвейерами, хорошо за­ рекомендовавшими себя в условиях горных работ. Поперечное сечение крутонаклонного конвейера с прижимной лентой — это поперечное сечение стандартного ленточного конвейера, дополненного элементом этого же ленточного конвейера — еще одной роликоопорой (контур 1) для нерабочей ветви при­ жимного контура 2 (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Поперечное сечение крутонаклонного конвейера с прижимной лен­

той:

1 — грузонесущий ленточный контур; 2 — прижимной ленточный контур; 3 — блок прижимных устройств

Два традиционных привода для двух ленточных контуров дают возможность создания установок с высокими мощностями, а возможность реализации значительных скоростей движения — высокую производительность. При ширине ленты до 3 м и вы­ соких скоростях движения (3—6 м/с) производительность одной линии может превышать 15 000 м3/ч. Требования к кусковатости груза и скорости движения лент конвейеров также аналогичны требованиям, предъявляемым к ленточным конвейерам.

Высота подъема одним ставом ограничивается только сум­ марной прочностью даже не одной, а двух лент (при современ­ ной прочности лент может превышать 300 м). Принятая в ком­ плексах (например, при реконструкции золоторудного карьера «Мурунтау» (СНГ), карьера по добыче медной руды «Майданпек» (Сербия и Черногория) высота подъема в 90 м обосно­ вывается не возможностями конвейера, а, во-первых, организа­ ционными причинами (поэтапный ввод конвейерного подъема), во-вторых, необходимостью избежать громоздких концевых

инженерных сооружений, обусловленных значительными натя­ жениями лент, неизбежными при предельно допустимой длине конвейера в одном ставе.

Принципиальное отличие конструкции крутонаклонных конвейеров с прижимной лентой, предложенной в разных стра­ нах и разными фирмами, в основном заключается в конструк­ тивной схеме блока прижимных элементов 3, во многом предоп­ ределяющей работоспособность и надежность конвейера, износ лент и многие другие показатели, среди которых и сложность изготовления (см. рис. 8.1).

Отказ от применения крутонаклонных конвейеров с при­ жимной лентой в 60—70-е годы произошел по разным причи­ нам, среди которых важную роль играл повышенный износ обе­ их конвейерных лент. В большинстве конструктивных схем того времени необходимая прижимная нагрузка дискретно прикла­ дывалась на транспортируемый груз (среди которого были и крупные куски) с определенным интервалом при относительно незначительной податливости прижимающих элементов (рис. 8.2, а—г) [1] — [4].

Наиболее эффективными следует признать приспособлен­ ные к продольной и поперечной конфигурации поперечного се­ чения материала сбалансированные прижимные элементы, рас­ полагаемые близко друг к другу, обусловливающие как бы рас­ пределенную нагрузку на транспортируемый материал (рис. 8.2,

<))•

Подобный сбалансированный «мягкий», «плавающий» при­ жимной модуль не должен и не вызывает (как показали резуль­ таты эксплуатации) повышенного износа лент и эффективно удерживает транспортируемый материал.

Принципиальная схема крутонаклонного конвейера с при­ жимной лентой состоит из горизонтальных или слабонаклонных загрузочного 8 и разгрузочного 9 участков, крутонаклонного участка 10 и двух переходных — нижнего 11 (от загрузочного участка к крутонаклонному) и верхнего 12 (от крутонаклонного к разгрузочному) (рис. 8.3). Принцип работы такого конвейера заключается в следующем: горная масса поступает из загрузочного

Рис. 8.2. Варианты прижимных устройств крутонаклонных конвейеров с при­ жимной лентой:

а — крутонаклонный конвейер 2ЛКН160 конструкции (МГИ и УкрНИИпроекта); б — крутонаклонный конвейер конструкции УкрНИИпроекта; в — крутонаклонный конвей­ ер стрелы роторного экскаватора; г — крутонаклонный конвейер фирмы «МАН TAKRAF»; д— крутонаклонный конвейер фирмы «Continental Conveyor»

устройства 4 на горизонтальный или слабонаклонный участок 8. Груженая ветвь основного (грузонесущего) контура 1, опираю­ щаяся на трехроликовые опоры, транспортирует горную массу до переходного участка 11 (сечение А—А), на котором груз удерживается силой прижатия грузонесущей ленты к прижим­ ной (сечение Б—Б) ленте контура 2. В таком состоянии транс­ портируемый материал проходит по переходному участку до крутонаклонной части конвейера 10, где устанавливаются при­ жимные устройства 3 (сечение В—В). Далее горная масса по­ ступает на переходной участок 12, на котором прижимная лента постепенно снимается с материала. Порожняковая ветвь конту­ ра 1 опирается на однороликовые опоры. Верхняя ветвь контура 2 опирается также на однороликовые опоры.

Большое значение имеет тот факт, что в процессе работы материал практически герметично закрыт между несущей и прижимной лентой. Загрузка по центру и достаточное расстоя­ ние от краев ленты до транспортируемого материала гаранти­ руют отсутствие просыпи по всей длине конвейера, даже при некотором сдвижении лент.

На кафедре «Горная механика и транспорт» МГГУ разрабо­ тана математическая модель расчета основных параметров кру­ тонаклонного конвейера (КНК) с прижимной лентой. Расчеты ос­ новных параметров крутонаклонного конвейера с прижимной лентой были приведены для насыпного груза плотностью ур = = 2,7 т/м3, скорости движения ленты v = 3,15 м/с (производи­ тельность 5000— 10 000 т/ч, угол наклона 18—55°, высота подъе­ ма Я = 100 м). Результаты расчетов сведены в табл. 8.1. Анализ полученных данных показал, что энергоемкость конвейеров с прижимной лентой не превышает энергоемкости стандартного ленточного конвейера; суммарная прочность лент обоих контуров на 15 % меньше прочности ленты, необходимой для стандартного ленточного конвейера (на одну высоту подъема), а суммарная длина их уже при угле подъема более 38° меньше.

Таблица 8.1

Расчетные значения основных параметров крутонаклонного конвейера с прижимной лентой при углах наклона 35—55° и стандартного ленточно­ го конвейера (ур= 2,7 т/м3, Я = 100 м, v = 3,15 м/с)

П р и м е ч а н и е . В числителе — мощность привода грузонесущего контура, в знаменателе — прижимного контура.

Таким образом, учитывая, что ширина лент крутонаклонно­ го конвейера на = 15 % больше, чем ленточного при углах на­ клона, превышающих 38°, затраты на ленты или аналогичны, или меньше, чем для стандартного ленточного конвейера [5]. Вместе с тем крутонаклонные конвейеры с прижимной лентой имеют несколько большую металлоемкость. На рис. 8.4 показа­ но изменение массы металлоконструкции при подъеме на 100 м. При одинаковой высоте подъема масса их металлоконструкций на 65—70 % больше, чем ленточного конвейера (см. рис. 8.4).

Рис. 8.4. Зависимость массы металлоконструкции крутонаклонных конвейеров с прижимной лентой от производительности при различных углах подъема

8.2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ КРУТОНАКЛОННЫХ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ С ПРИЖИМНОЙ ЛЕНТОЙ

Для нормальной работы крутонаклонного конвейера с при­ жимной лентой необходимо обеспечить устойчивость слоев груза вблизи лент и в толще груза, т.е. необходимо соблюдение условий

верхности прижимной и грузонесущей лент и в толще груза на высоте Z;a„,aj; — продольные давления вблизи лент и в толще груза на высоте Z; Fftp F^, F1 F — рабочая площадь прижимной и грузонесущей лент на единице длины конвейера, на высоте Z поперечного сечения груза, считая от нижнего ролика, и пло­ щадь поперечного сечения груза на конвейере.

Соблюдение приведенных выше условий при соответст­ вующих углах наклона конвейера достигается подпором груза на переходном участке или нагрузкой только от прижимной ленты, или добавлением нагрузки от прижимных блоков, распо­ ложенных по поперечному сечению прижимной ленты с опре­ деленным шагом.

Особого внимания требует обоснование необходимой вели­ чины этой нагрузки, так как она определяет энергоемкость сис­ темы, контактные напряжения в обкладках прижимной ленты и в определенной степени — нагрузку на всю систему.

Принимая модель крутонаклонного конвейера с прижимной лентой в виде длинного сосуда, раскладываем продольную со­ ставляющую веса груза по двум направлениям: параллельно продольной оси (продольное давление) а п, и перпендикулярно ей (боковое давление) Сб (рис. 8.5, о). Боковое давление, как из­ вестно, распределяется равномерно по периметру поперечного сечения, значит его вектор (рис. 8.5, б) направлен из толщи гру­ за (точки 0) к рабочим поверхностям лент.

Рис. 8.5. Схема для определения давления груза на стенку сосуда:

а — продольное сечение; б — поперечное сечение

Условие равновесия элементарного объема груза (насыпной плотностью у), имеющего площадь поперечного сечения груза на конвейере F и толщину dx:

где U — периметр поперечного сечения груза; т — сила трения груза о ленты, обусловленная боковым давлением.

Считая, что ленты не деформируются, а поперечное сечение имеет форму трапеции, после выражения силы трения через бо­ ковое давление и преобразований получаем значение бокового давления:

для фазы активных давлений

где / — коэффициент трения груза о ленту; к}, к2, к" — коэф­ фициенты, зависящие от параметров поперечного сечения гру­ за (в основном от отношения средней высоты слоя груза h к длине среднего ролика роликоопоры Ьр и угла наклона послед­ ней РР) (рис. 8.6).