Ленточный конвейер является многоцелевым, экономичным и надежным транспортным средством непрерывного действия.
Он способен транспортировать сыпучие продукты с высокой часовой производительностью, на большие расстояния, следуя различным профилям или направлениям, в горизонтальном или наклонном под небольшим углом положении, а также при наличии вогнутых и выпуклых участков.
Из всех имеющихся видов транспортного оборудования ленточный конвейер, вероятно, является наиболее известным и широко использующимся. Направления его использования и схемы так многочисленны, что все показать невозможно.
Простота конструкции, высокая эффективность, низкие потери на трение, небольшая мощность привода и экономичность — вот несколько характерных особенностей, которые делают ленточный конвейер наиболее распространенным типом конвейера.
Кроме того, на элеваторах и в зернохранилищах чаще используют ленточные конвейеры, чем другие типы транспортных машин, но если они неправильно спроектированы, то могут стать причиной серьезных неприятностей для ремонтного и эксплуатационного персонала. Следовательно, при проектировании и сборке должны быть учтены все необходимые факторы, чтобы получить минимальное пусковое сопротивление, высокую эффективность, продолжительный срок службы с незначительным ремонтным обслуживанием и высокую производительность. Все указанные факторы налагают значительную ответственность на проектировщиков систем транспортирования, особенно если учесть, что в этой специфической области оборудования подрядчик должен оптимизировать работоспособность различных средств, а именно роликоопор, конвейерной ленты, и работу с металлоконструкциями, каждая из которых обычно поставляется различными изготовителями.
Все более широкое использование ленточных конвейеров как экономичного средства транспорта стимулировало исследования по разработке наиболее важных узлов. Все больше внимания
стали уделять качеству материалов и их наиболее рациональному использованию при конструировании. В этом разделе дано описание характерных особенностей конструкции и приведены основные данные, обеспечивающие правильный монтаж, наиболее соответствующий требованиям.
Основные части конвейера
Ленточный конвейер состоит из бесконечной ленты, которая проходит вокруг двух барабанов — приводного и натяжного. Между концевыми барабанами лента поддерживается роликами, или роликоопорами, и натягивается посредством натяжного устройства.
Иногда возникает необходимость иметь несколько точек разгрузки по длине конвейера и движение ленты в обоих направлениях.
Расчетные данные
Для проектирования ленточного конвейера необходимо знать площадь, расстояние и высоту транспортирования, характеристики транспортируемого продукта, требуемую номинальную часовую производительность, необходимую максимальную производительность и продолжительность пика, число точек и метод загрузки, необходимое число точек разгрузки, продолжительность работы конвейера в сутки, неделю, год; будет ли работать конвейер в закрытом помещении или на открытом воздухе; погодные условия на месте работы, например дождь, снег или ветер.
Общая информация используется для определения ширины и скорости движения ленты, необходимой мощности привода, растяжения и прочности ленты на разрыв, диаметра барабанов, качества ленты (каркас и толщина обкладок) и средства ее поддержания (конфигурация роликоопор, тип роликов и шаг роликоопор).
Расстояние транспортирования. Ленточный транспортер может перемещать грузы практически на любое расстояние.
Длина одной конвейерной ленты ограничена только ее прочностью на растяжение. Для конвейеров средней производительности ленты выпускают с каркасом, состоящим из одного или более слоев синтетических волокон. Некоторые конвейеры очень большой производительности имеют ленты с металлокордом.
Производительность транспортирования. Необходимая производительность должна быть установлена перед началом проектирования конвейера.
Хотя она жизненно важна для обеспечения максимальной эффективности системы, расчетная производительность всей системы определяется рядом факторов, помимо мощности приводного электродвигателя.
Расстояние между роликоопорами, выбор ленты, правильная ширина ленты, скорость движения ленты и ее желобчатость, допустимый угол наклона, который зависит от свойств транспортируемого продукта, — вот взаимосвязанные показатели, влияющие некоторым образом на производительность. Для обеспечения максимальной производительности используют желобчатые роликоопоры, способствующие подъему краев ленты.
Соотношение между скоростью ленты и ее шириной. На первом этапе проектирования ленточного конвейера заданной производительности важно определить скорость и ширину ленты. Скорость движения ленточного конвейера должна быть высокой, потому что это позволит установить более узкие ленты и дешевый привод.
Следует, однако, учесть, что хотя первоначальная стоимость высокоскоростных конвейеров ниже, но расходы на ремонтное обслуживание будут выше в сравнении с широкой лентой, работающей при более низкой скорости.
Скорость ленты следует выбирать исходя из минимального просыпания продукта или удаления мелких частиц. Некоторые типы сыпучих продуктов непригодны для высокоскоростных лент из-за расслоения и выделения пыли.
Максимально допустимая скорость ленты зависит в основном от насыпной плотности, механического состава продукта (содержания пыли) и угла наклона ленточного конвейера.
Если объемные легкие продукты, например, зерно, транспортировать со скоростью более 3,5 м/с, они могут сдуваться с ленты. При транспортировке зерна эту скорость не следует превышать. Для семян сои, учитывая их круглую форму, рекомендуется скорость 2,8 м/с. Для очень легких и пылевидных продуктов, например, побочных продуктов переработки зерна, максимальная скорость транспортировки составляет около 2,5 м/с.
Имеется ряд и других причин, ограничивающих скорость ленты.
1. Если нагруженный ленточный конвейер после остановки начинает двигаться с высокой скоростью, то будет отмечаться проскальзывание продукта по ленте, поверхность его будет выравниваться за счет начального удара, что может привести к просыпанию продукта.
2. Разгрузка сбрасыванием с концевого барабана при слишком высоких скоростях ленты затруднена. Конечно, можно отклонить поток продукта, однако разгрузочный лоток изнашивается очень быстро, а некоторые продукты могут при этом повреждаться.
3. Из-за прогиба ленты легкие продукты подбрасываются вверх на роликоопорах, если лента перемещается с большой скоростью, что может вызвать потери продукта. Если прогиб снизить уменьшением расстояния между роликоопорами или увеличением натяжения ленты, то экономия за счет повышенной скорости ленты будет сведена на нет.
4. Если скорость поступления сыпучего продукта на транспортер равна или меньше скорости движения ленты, в питающем лотке может произойти завал. Питающие лотки должны иметь такую форму, чтобы направление движения и скорость продукта при его поступлении на ленту соответствовали скорости ленты или превышали последнюю приблизительно на 10 %.
Выбор ширины ленты зависит от требуемой производительности, скорости ленты, угла наклона ленточного конвейера, угла и глубины желоба, метода загрузки и размера частиц транспортируемого продукта. Если на рисунке (м2) представляет площадь поперечного сечения продукта и V (м/с) — скорость ленты, тогда производительность Q (м3/ч) будет равна SK ∙ 3600.
Умножая полученную величину на объемную плотность транспортируемого продукта (т/м3), получим производительность в т/ч.
Ширину ленты необходимо рассчитывать так, чтобы не было просыпания продукта с ленты. Объемом зависящим от угла наклона поверхности продукта (для зерна α = 12°), при расчете производительности пренебрегают. На практике объем S’ существует только на нескольких первых метрах после загрузочного лотка. Из-за небольшого горизонтального и вертикального колебания ленты между роликоопорами поверхность материала выравнивается, вследствие чего уменьшается величина свободного края на ленте, который на ней имеется непосредственно после загрузки продукта. В некоторых случаях поверхность продукта становится полностью горизонтальной.
На ленточных конвейерах, имеющих большое расстояние между роликоопорами и незначительное натяжение ленты, возможно противоположное явление: середина ленты может стать пустой. Для поддержания необходимой производительности при небольшом угле наклона роликов необходима более широкая лента. Как показано на рисунке, предпочтительнее иметь большой угол наклона.
Упомянутые соображения применимы только для горизонтальных конвейеров. Однако, если производительность транспорта необходимо обеспечить с помощью наклонного конвейера, продукт может перемещаться вниз и поэтому может потребоваться более широкая лента.
До принятия окончательного решения относительно ширины ленты следует рассчитать число слоев ленты, требующихся для обеспечения необходимой прочности, и решить, какой угол наклона роликов будет использоваться.
Наклонные ленточные конвейеры. Ленточные конвейеры могут располагаться горизонтально, с подъемом и наклоном. Разница между положениями загрузочной и разгрузочной точек представляет высоту транспортирования, или подъем, который определяет выбор направления транспортирования.
Максимальный угол наклона ленты зависит от характеристик транспортируемого продукта и теоретически почти равен углу его естественного откоса. Однако на практике для большинства зерновых угол наклона такого конвейера никогда не превышает 12—15°. Угол наклона для семян сои должен быть даже меньше.
Производительность наклонного ленточного конвейера меньше, чем производительность горизонтального. При проектировании наклонного ленточного конвейера производительность транспортирования в горизонтальном направлении должна быть умножена на коэффициент наклона.
Если требуется транспортировать продукт под очень крутым углом, то применяют прижимную ленту, которая движется синхронно с основной грузонесущей лентой и прижимает своей собственной массой транспортируемый продукт. Это позволяет повысить транспортирующую способность ленточного конвейера.
Криволинейные ленточные конвейеры. Ленточные конвейеры могут быть изогнуты в вертикальной плоскости. Можно различить два типа участков: вогнутые и выпуклые.
При проектировании необходимо руководствоваться следующими соображениями.
На вогнутом участке ленты с удовлетворительной поперечной жесткостью и глубоким желобом, по-видимому, нельзя поддерживать желоб в таком виде, как на горизонтальном участке ленточного конвейера. Лента стремится подняться вверх от роликоопор и переместиться к верхним наружным роликам, что нарушает центровку ленты. Следовательно, дуга радиуса R должна быть достаточно большой, чтобы дать возможность холостой ветви всегда оставаться на среднем ролике желобчатой роликоопоры, даже на кривом участке. Размер дуги радиуса R зависит от массы самой ленты и от нагрузки на ленту в зоне искривления.
На выпуклом участке желобчатая лента натягивается над роликами и может вытягиваться. Имеется разница между длиной боковых сторон ленты и средней частью ленты, которая компенсируется удлинением и сжатием. Лента менее устойчива к сжатию, чем к чрезмерному растяжению. При уменьшении угла желоба дуга радиуса R может быть уменьшена, но это также снижает производительность.
На конвейерах имеется два участка, которые требуют особого внимания: вогнутый участок от точки В к точке С и выпуклый участок от точки D к точке Е.
В точке D натяжение на краях желобообразной ленты возрастает в точке перехода от прямого к криволинейному участку; следовательно, должен использоваться максимально возможный радиус поворота, например, в 25 раз больше ширины ленты для угла желоба 45°. Роликоопоры должны, по меньшей мере, состоять из трех роликов, и расстояние между ними должно быть менее половины обычного.