Конвейерная лента составляет значительную часть стоимости конвейера.
Она выполняет двойную функцию — как носитель груза и как натяжное устройство. Для выполнения этих функций лента должна быть устойчивой в течение многих лет ко всем неблагоприятным воздействиям, например, к таким, как растяжение, трение, удар, свертывание, изгиб, износ, влияние химических веществ, смазки, погодных условий и статического электричества.
Конвейерная лента имеет два основных компонента — каркас и обкладки. Каркас определяет прочность конвейерной ленты, обкладки — срок ее службы.
Каркас состоит из одного или более слоев прорезиненной ткани, обеспечивающих ленте необходимую прочность и поперечную жесткость.
Обкладка изготовляется из одного каучука или с поливиниловым покрытием. Цель ее — защита каркаса от механических воздействий.
Для правильного выбора типа ленты важен учет всех данных касающихся схемы конвейера и эксплуатации: расстояния между центрами барабанов, подъема или уклона конвейера, скорости и ширины ленты, необходимой производительности и свойств транспортируемых продуктов.
Натяжение. Эффективное натяжение конвейерной ленты — это натяжение на приводном барабане при передаче энергии, необходимой для движения нагруженной ленты, или алгебраическая сумма натяжения для движения незагруженной ленты, натяжения для перемещения груза по горизонтали и натяжения для подъема груза, включая высоту разгрузочной тележки (если она используется).
Натяжение на приводном барабане — минимальное натяжение, испытываемое лентой, когда она скользит с этого барабана, гарантирующее, что эффективное натяжение будет передаваться без проскальзывания ленты.
Каркас ленты. Для постоянной и хорошей работы тканый каркас должен иметь следующие характеристики на протяжении всего активного срока службы:
- прочность на разрыв для транспортировки необходимого груза;
- значительное сопротивление воздействию окружающих условий;
- способность поглощать удар и сопротивляться постоянному воздействию изгибающих усилий;
- способность принимать форму желоба и перемещать груз без просыпания или чрезмерного провисания ленты между роликоопорами;
- способность сохранять размеры в продольном направлении, чтобы гарантировать постоянную эксплуатацию в пределах обеспечиваемого натяжения.
Прочность ленты зависит от прочности каркаса на разрыв. Каркас состоит из нескольких слоев, которые в зависимости от требуемых характеристик конвейерной ленты могут быть изготовлены из различных исходных материалов и сотканы различными способами. Проводятся постоянные исследования новых материалов или комбинаций существующих материалов. В некоторых тканях, например, используются различные материалы для продольных и поперечных слоев.
В настоящее время ткани для конвейерных лент изготовляют как из натуральных, так и искусственных волокон. Для различных волокон введено международное кодовое буквенное обозначение: В — для хлопка, Р — для полиамида (например, нейлон, перлон) и Е — для полиэфира (например, терилен, дакрон, тревира, диолен). Если одно и то же волокно используется для утка и основы, то ткань конвейерной ленты обозначают одной буквой.
Если используются различные волокна в утке и основе, то ткань конвейерной ленты обозначают двумя буквами: первая указывает материал утка, а вторая — материал основы. Например, ЕР обозначает уток из полиэфира и основу из полиамида. Если для утка или основы используют смешанную пряжу, т. е. в которой два волокна скручены вместе, то волокно, имеющее меньший удельный вес в пряже, указывают строчной буквой, например Вс, Вр для утка из хлопка с полиэфиром и основы из хлопка с полиамидом.
Несколько лет назад хлопок был практически единственным волокном, используемым для конвейерных лент, и обозначения 28oz, 32oz, 42oz (английское и американское) и В50, В60, В80 (в ФРГ) еще хорошо известны.
Все возрастающий спрос на конвейерные ленты повышенной прочности и лучшей способности к принятию желобообразной формы привел к замене хлопка искусственными волокнами.
Полиамид имеет высокую прочность, но вследствие его большого удлинения не находит широкого применения в качестве волокна (уток), передающего усилие. С другой стороны, полиамид часто используют как основу, так как его высокая упругость позволяет придавать ленте форму желоба и поглощать удар.
Полиамид абсолютно устойчив к гниению, не поддается действию влаги, щелочей и растворителей.
Полиэфир также обладает большей прочностью, но меньшим удлинением. Он совершенно не поддается гниению, влиянию влаги, кислот и щелочей и растворителей. Эти преимущества обеспечили широкое использование полиэфира в качестве волокна, передающего усилие (уток) в конвейерной ленте.
Число слоев волокон, составляющих каркас, должно иметь определенную связь с шириной ленты, чтобы она могла принимать правильную желобообразную форму. Слои волокон можно комбинировать различными путями. Их можно наложить сверху друг на друга, слой на слой и отрезать полосу (каркас) необходимой ширины (край отрезается параллельно и перпендикулярно к оси ленты), или волокна можно сворачивать таким путем, чтобы каркас приобретал необходимую ширину (загнутый край).
Толщина резиновых прослоек между слоями может изменяться, но при всех обстоятельствах они должны быть достаточно толстыми, чтобы предохранить слои волокон от непосредственного контакта друг с другом. Резиновая прослойка должна обеспечивать хорошую сцепляемость между слоями и таким образом препятствовать смещению слоев волокон во время постоянных перегибов конвейерной ленты на цилиндрических барабанах и роликоопорах.
Обкладки конвейерной ленты. Долговечность обкладки характеризует долговечность ленты, за исключением случайного повреждения. Обкладка находится в непосредственном контакте с транспортируемым продуктом, и, следовательно, правильный выбор ее характеристик очень важен. Для защиты каркаса от ударов и износа, влаги, пыли и воздействия химических и биологически активных веществ обкладку делают из износостойкой резины с обеих сторон ленты.
Верхняя обкладка на рабочей стороне конвейерной ленты подвергается наибольшему износу. Долговечность ленты может возрастать на 100 % за счет применения очень толстых верхних обкладок без значительного увеличения стоимости. Необходимая толщина обкладки зависит от абразивности продуктов, способа их загрузки и разгрузки, длины и скорости конвейерной ленты и, наконец, числа рабочих часов в день.
Верхние обкладки более коротких лент должны быть толще, так как частота их нагружения больше. При обычных условиях толщина нижней обкладки ленты может быть от 1 до 1,5 мм. Однако если транспортируемые грузы имеют тенденцию прилипать к нижней стороне ленты, то это следует принимать во внимание и использовать более толстую обкладку.
Обкладку конвейерной ленты изготовляют из ряда различных типов каучука. Многие фирмы предлагают несколько сортов натурального и синтетического каучука с различной стойкостью к истиранию и повреждению ударом. Помимо хорошей износостойкости и прочности на разрыв, которые являются наиболее важными свойствами, можно отметить огнестойкость, устойчивость к воздействию масел и смазки и проводимость статического электричества. Для получения этих свойств невулканизированную резину необходимо смешать с наполнителями или добавками, а именно: эмульгаторами, ускорителями вулканизации, красителями, антиокислителями. Некоторые из сортов каучука, которые используются в настоящее время в конвейерных лентах, перечислены ниже.
1. Натуральный каучук: получают из сока каучукового дерева Hevea brasiliensis, и он поступает в основном с каучуковых плантаций в Юго-Восточной Азии. До второй мировой войны практически все резиновые изделия получали из натурального каучука.
2. Стирен-бутадиеновый каучук: он вытесняет натуральный каучук по различным направлениям использования, особенно для конвейерных лент, где этот тип каучука вместе со специальными видами сажи дает очень износостойкий материал.
3. Неопреновый или хлоропреновый каучук: для особого применения; по своим свойствам он превосходит натуральный и стирен-бутадиеновый каучук. Он обладает умеренной стойкостью против масел, выдерживает более высокие температуры и устойчив к воздействию солнечных лучей и озона.
4. Нитриловый каучук: обладает стойкостью по отношению к животным, растительным и минеральным маслам и используется в конвейерных лентах, где этим характеристикам придается особое значение.
5. Бутиловый каучук: очень стойкий к воздействию сильных кислот и щелочей и используется в конвейерных лентах, предназначенных для работы при высоких температурах.
Для зерновых элеваторов и зернохранилищ требуются конвейерные ленты, которые должны быть антистатическими или проводить статическое электричество, быть огнестойкими и стойкими к воздействию смазочных материалов. Известно, что при определенных значениях влажности и температуры на конвейерной ленте могут накапливаться значительные количества статического электричества, которые способны вызвать внезапные разряды. В стандарте ИСО указаны требования и методы испытаний антистатической конвейерной ленты, которые необходимо выполнить. Для обеспечения низкого электрического сопротивления в каучуковую смесь добавляют различные наполнители и (или) эмульгаторы.
В целях пожарной безопасности лучше использовать негорючие конвейерные ленты. Необходимо также уделять внимание характеристикам горения применяемых тканей. Для придания тканям огнестойкости их пропитывают смесью поливинилхлорида с негорючими эмульгаторами.
Зерно, содержащее растительный жир» или маслянистые продукты, оставляет на конвейерной ленте пленку. Эта пленка может сначала воздействовать на верхний слой, а затем и на различные слои волокон. Сопротивление проникновению масла внутрь ленты можно увеличить за счет использования нитрилового каучука.
В соответствии со стандартами ИСО наиболее широко в настоящее время используются конвейерные ленты следующей ширины: 400, 500, 650, 700, 800, 900, 1000 мм и далее с интервалом 200 мм до 3000 мм.
Стыковка конвейерной ленты. Стыковка бывает механическая или путем вулканизации и диктуется максимально допустимым эксплуатационным натяжением ленты. Механическая стыковка посредством скоб и т. п. — худшая система, которая никогда не будет соответствовать стыковке вулканизацией. Следовательно, применять этот метод не рекомендуется. При вулканизированной стыковке используется вся прочность слоев ленты (волокон). Ее следует применять на длинных конвейерах; дополнительная стоимость стыковки будет всегда давать отдачу при использовании более тонкой и менее дорогой конвейерной ленты. Некоторые фирмы гарантируют стыковку вулканизацией на весь срок службы конвейерной ленты.
Центровка ленты. Для эксплуатации и защиты конвейерной ленты очень важно, чтобы она проходила по центру. Когда лента движется с перекосом, она будет истираться о раму и вскоре разрушится. Смещение ленты и истирание о раму конвейера — проблемы, свойственные ленточным конвейерам с желобчатыми роликоопорами. Ленты конвейеров с разгрузочными тележками и реверсивных конвейеров особенно нуждаются в точной центровке; закрытые желобообразные ленточные конвейеры также дают основание для беспокойства, так как перекос ленты у них трудно контролировать и значительно большая поверхность ленты подвержена возможному истиранию. При отсутствии центровки лента может касаться рамы на небольшой площади, поэтому нагрузка на единицу площади будет высокой, что может привести к выделению большого количества тепла. Регулировка должна быть точной, хотя ее относительно трудно выполнить.
В целях предотвращения любого повреждения конвейерной ленты как проектировщик, так монтажники и ремонтники должны принимать все меры для точной центровки ленты. Первым условием для прямолинейного движения ленты является точная центровка при монтаже и параллельность приводного, натяжного и неприводного барабанов. Если рама конвейера изогнута, лента стремится перемещаться прямолинейно и таким образом отклоняется от изогнутой рамы. Если рама конвейера наклонена в поперечном направлении, груз всегда стремится занять самое низкое положение и сместить ленту.
Роликоопоры должны быть точно горизонтальными.
Несмотря на хорошую центровку рамы, следующие факторы могут влиять на перекос ленты:
барабан может свободно сидеть на валу и смещаться к одной стороне;
неотцентрованная стыковка ленты; изменение размерных характеристик материала ленты; неравномерное и устойчивое натяжение в некоторых частях конвейерной ленты, вызванное ее набуханием или ошибкой производителя в подборе волокон для ленты;
роликоопоры установлены неперпендикулярно к центральной линии — несущие ролики наклонены (любая конвейерная лента, опирающаяся на роликоопору, будет всегда стремиться двигаться перпендикулярно к роликоопоре);
ролик вращается с трудом или блокируется (самоцентрирующийся ролик заедает); особенно часто это происходит с боковыми роликами. Если один боковой ролик вращается более легко, чем другой, то одна сторона конвейерной ленты испытывает меньшее сопротивление, чем другая; лента будет отклоняться к заклинивающейся стороне. Ролик может вращаться с трудом из-за изгиба вала, разрушения подшипника или избыточного трения о лабиринтное уплотнение;
нагрузка может быть эксцентричной и неравномерной; продукт, загруженный на боковую сторону ленты, стремится сместить ее от центра. В этом случае поток продукта дает нагрузку, перпендикулярную к направлению движения ленты. Это оказывает такое же воздействие, как вращающийся с трудом боковой ролик;
слишком слабое натяжение холостой ветви или ее провисание; натяжное устройство не обеспечивает необходимого натяжения конвейерной ленты при различных условиях нагрузки и температуры. Если лента плохо натянута, она может легко смещаться;
ролик или барабаны покрыты пылью; продукт может накапливаться на поверхности ролика или барабана и изменять их форму, вызывая смещение ленты к одной стороне. Например, если один конец ролика стал толще другого за счет накопившейся пыли, окружные скорости будут различными, и лента будет проскальзывать относительно ролика;
поперечная жесткость ленты слишком высокая; лента не может принять желобообразную форму, таким образом ненагруженная лента стремится смещаться к верхнему краю боковых роликов и раскачивается.
Показаны поврежденные ролики в результате слишком туго натянутой ленты:
одна сторона ленты сырая (в результате дождя), тогда как другая — сухая. Это вызывает различное сопротивление на каждой стороне ленты;
передвижная разгрузочная тележка плохо отцентрована; соответствующие ролики установлены не перпендикулярно к раме конвейера.
Некоторые из указанных причин смещения ленты связаны с конструкцией ленточного конвейера, тогда как другие имеют отношение к монтажу, эксплуатации или ремонтному обслуживанию.
Если отклонение ленты остается в приемлемых пределах, может быть применено несколько центрирующих устройств.
Выпуклые барабаны. Лента всегда стремится к самой высокой точке, что облегчает ее установку. Следовательно, обод приводного барабана должен быть снаружи с двойной конусностью или выпуклостью. Сторона В будет вытягиваться больше, чем сторона А, потому что диаметр барабана больше в точке В. Это вызывает стремление ленты смещаться вправо, что в увеличенном масштабе показано на рисунке. Надвигающаяся часть ленты несколько больше смещена вправо, чем та, которая уже на барабане. Таким образом, лента перемещается дальше вперед в наивысшую точку. Обратное явление имеет место, когда лента занимает положение, отмеченное пунктирными линиями. Выпуклая форма барабана оптимальна для быстровращающихся конвейерных лент. Для медленновращающихся лент рекомендуются цилиндрические барабаны. Равномерность распределения напряжений в ленте при выпуклой форме барабана меньше, чем при цилиндрической.
Обычно выпуклый обод применим только для приводного барабана, хотя у длинных конвейеров также и неприводной барабан может быть выпуклым.
Для регулировки бокового смещения конвейерной ленты через определенные расстояния можно устанавливать специальные роликоопоры.
Роликоопоры, наклоненные в направлении движения ленты. Эффект управления может быть достигнут установкой боковых роликов роликоопоры, состоящей из трех роликов, с одинаковым наклоном вперед, в направлении движения ленты и среднего ролика, перпендикулярно к раме. При длинных конвейерных лентах таким способом устанавливают около 20 % всех боковых роликов.
Саморегулирующиеся роликоопоры. Придание роликоопоре свойств саморегулирования, т. е. поворот ее вокруг вертикальной оси, позволяет автоматически направлять к центру конвейера ленту, двигающуюся с перекосом. Саморегулирующиеся роликоопоры применяют для конвейерных лент, перемещающихся только в одном направлении. Иногда саморегулирующиеся роликоопоры изготовляют с боковыми роликами А и В, которые с помощью плеча рычага оказывают сильное боковое смещение боковых роликов желобчатой роликоопоры. Нажимные ролики А и В всегда устанавливают впереди саморегулирующейся роликоопоры.
Когда лента касается нажимного ролика А, угол а возрастает, а угол b уменьшается, что оказывает соответствующее влияние на направление движения ленты. Это означает, что сила, с которой лента смещается в одну сторону, используется для ее возврата в прежнее положение. Эффект управления саморегулирующихся направляющих роликоопор возрастает, если эта роликоопора установлена несколько выше уровня предыдущих роликоопор.
Боковые направляющие роликоопоры. Показана направляющая роликоопора с коническими боковыми роликами. Когда лента смещается к одному из конических боковых роликов, появляется противодействующая сила, которая в зависимости от направления движения будет смещать ленту обратно к центру.
Обычно регулирующие роликоопоры для улучшения центровки используют на верхней ветви конвейера, однако центровка нижней (холостой) ветви одинаково важна и даже более затруднительна из-за. налипания пыли.
Так как проблема в основном одинаковая, решения, уже упоминавшиеся для верхней (рабочей) ветви, могут быть применены на нижней ветви.
Для защиты конвейерной ленты от истирания рекомендуется устанавливать систему датчиков схода ленты. Можно использовать обычный контактный конечный выключатель. Длительное отсутствие центровки, обнаруживаемое таким способом, должно приводить к отключению конвейера.