УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ВУЗОВ
Ю . Д . Та р а сов
ТОРМОЗНЫЕ
УАЛБЛИВЛЮЪШЕ
УСТРОЙСТВА
ЛЕНТОЧНЫ Х КОНВЕЙЕРОВ
ПОЛИТЕХНИКА
ИЗДАТЕЛЬСТВО
Санкт-Петербург 1999
УДК 621.867.2(075.80) ББК 39.12
Т19
©Издательство «Политехника», 1999
Развитие транспорта кусковых и сыпучих грузов с использова нием ленточных конвейеров на горных и металлургических пред приятиях, предприятиях энергетического комплекса, строительной индустрии, химической и других отраслей промышленности обус ловлено потребностью увеличить такие показатели, как произво дительность, длина транспортирования, ширина и скорость движе ния конвейерной ленты. Эти тенденции развития конвейерного транспорта, в свою очередь, требуют решать на принципиально ином качественном уровне проблемы торможения ленточных конвей еров с большими значениями кинетических энергий.
Решению подлежат: во-первых, проблема торможения конвей еров, работающих в обычном штатном режиме при различных углах наклона конвейера к горизонту и различных направлениях транспортирования (на подъем или на спуск груза), и, во-вторых, проблема торможения в условиях возникновения аварийной ситу ации при обрыве ленты, связанная с выбором устройств для улав ливания грузонесущей и холостой ветвей конвейерной ленты.
Предлагаемая книга посвящена теоретическому обоснованию расчета и выбора технических средств для торможения конвей еров и улавливания оборвавшихся конвейерных лент, их класси фикации, современным требованиям к оборудованию, описанию конструкций, методов расчета и выбора тормозов, остановов и ло вителей лент со схемами размещения тормозных и улавливаю щих устройств на конвейере, а также примерам расчета и выбора основных параметров этого оборудования.
Глава 1
КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРМОЗНЫХ
ИУЛАВЛИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ
1.1.ТРЕБОВАНИЯ К ТОРМОЗНЫМ, СТОПОРНЫМ И УЛАВЛИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ
Всоответствии со своим функциональным назначением тор мозные, стопорные и улавливающие устройства при эксплуата ции ленточного конвейера работают в принципиально различ ных режимах, хотя все они предназначены для затормаживания конвейера (тормоза) и его стопорения (тормоза и остановы) или затормаживания и удержания основного элемента конвейера — ленты при ее обрыве (ловители).
Тормоза работают в течение всего времени работы конвейера и пауз в его работе: при движении конвейерной ленты постоянно включен привод механизма размыкания тормоза, действующий от внешнего источника энергии, также как и двигатель привода самого конвейера. В период между включениями конвейера по стоянно задействован механический привод механизма замыка ния тормоза — пружинный или грузовой.
Останов так или иначе работает в течение всего времени рабо ты конвейера, хотя и при минимальной нагрузке на рабочие эле менты; при остановке конвейера элементы останова кратковре
менно динамически нагружаются, после чего, во время паузы
вработе конвейера, испытывают статическую нагрузку. Улавливающие устройства (одно или несколько комплектов
взависимости от их типа, длины, условий работы и нагружения конвейера) включаются в работу только в аварийной ситуации — при обрыве конвейерной ленты, но в этот относительно редкий и кратковременный по длительности период испытывают весьма значительные динамические и статические нагрузки. Поэтому для обоснованного выбора из большого арсенала затормаживаю щих устройств всех трех типов (особенно улавливающих уст ройств) и их соответствующей классификации с набором наибо лее значимых классификационных признаков следует знать ос новные требования к затормаживающим устройствам ленточ ных конвейеров.
В соответствии со своим назначением в составе привода лен точного конвейера т о р м о з н ы е у с т р о й с т в а должны отвечать следующим требованиям:
иметь механизм замыкания с приводом механического типа, не зависящим от внешнего источника энергии, — в виде пружи ны (или нескольких пружин) сжатия или противовеса, т. е. тор моз должен быть нормально замкнутым;
обеспечивать надежное затормаживание конвейера в течение расчетного времени при любом нормативном износе фрикцион ных элементов (накладок) тормозных колодок и растормаживание конвейера при включении его приводного электродвигателя; приводы механизмов замыкания и размыкания тормоза дол жны обладать высокими показателями долговечности и ремон
топригодности; обеспечивать возможность регулирования параметров тормо
за (перемещений подвижных элементов, зазоров между тормоз ным шкивом или диском и колодками) при минимальных тру доемкости работ и затратах времени на эти операции;
тормозной шкив (или тормозной диск) при заданном диамет ре должен иметь минимально возможный момент инерции;
в качестве сменных накладок тормозных колодок должны ис пользоваться износостойкие и теплостойкие материалы с повы шенными фрикционными качествами для уменьшения диаметра тормозного шкива или диска и сокращения габаритных разме ров всего тормоза.
Требования к остановам определены их назначенем в системе привода конвейера — удерживать от обратного движения загру женную ленту наклонного конвейера, транспортирующего груз вверх:
обеспечивать надежное стопорение конвейера при минималь ном обратном ходе конвейерной ленты;
рабочие элементы остановов должны обладать повышенной усталостной прочностью, допускающей многократное надежное функционирование остановов;
остановы должны срабатывать автоматически при реверсе кон вейерной ленты без задействования дополнительных кинемати ческих связей.
У л а в л и в а ю щ и е у с т р о й с т в а (ловители конвейер ных лент) в соответствии со своим назначением и особыми усло виями включения их в работу (через относительно большие, ни как не контролируемые промежутки времени) должны удовлет ворять следующим основным требованиям:
обеспечивать надежный захват и удержание оборвавшейся ленты в любых горнотехнических условиях, при любой штатной нагрузке ленты транспортируемым грузом, с исключением по вторного разрыва ленты в момент улавливания, улавливать лен ту при минимальном тормозном пути (скатывании ленты);
обеспечивать автоматическое срабатывание сразу после обры ва ленты при максимальном быстродействии;
при нормальной работе конвейера элементы ловителя не дол жны контактировать с транспортируемым грузом, движущимися конвейерной лентой и роликоопорами, ограничивать производи тельность конвейера, оказывать дополнительные сопротивления движению ленты;
не препятствовать осмотру, техническому обслуживанию и ре монту оборудования конвейера;
не допускать ложного срабатывания; конструкция ловителя должна соответствовать размерам ти
повых сечений горных выработок и конвейерных галерей, чтобы впоследствии при внедрении ловителей не измененять опорные металлоконструкции конвейера и его оборудование;
обеспечивать минимальные трудоемкость работ и затраты вре мени для восстановления работоспособности конвейера перед его последующим пуском;
обеспечивать возможность улавливания оборвавшейся ленты как с ее реверсом после обрыва, так и без реверса;
на грузолюдских конвейерах обеспечивать улавливание лен ты без взаимодействия рабочих органов ловителя с наружной поверхностью грузовой ветви;
рабочие элементы ловителя должны сохраняться в работоспо собном состоянии в течение всего периода нормативной работы конвейера, не подвергаться быстрому абразивному и усталостно му изнашиванию и коррозии при снижении прочностных харак теристик силовых элементов;
исключать обширные повреждения ленты при ее улавлива нии;
иметь минимальную материалоемкость и стоимость, быть про стыми в обслуживании и ремонте;
обеспечивать безопасность обслуживающего персонала как при нормальной работе конвейера, так и при улавливании оборвав шейся ленты;
у ловителей для грузолюдских конвейеров тормозное усилие должно быть приложено только с нижней стороны грузовой лен ты, при этом недопустимо размещение над лентой каких-либо элементов конструкции ловителя.
1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТОРМОЗОВ И ОСТАНОВОВ
Применяемые на ленточных конвейерах нормально замкну тые тормоза различают:
по конструкции — двухколодочные; дисково-колодочные; по месту установки в системе привода конвейера — на быстро
ходном валу редуктора; на тихоходном валу со стороны привод ного (головного) барабана конвейера;
по типу привода механизма замыкания — с пружинным за мыканием; грузовым замыканием;
по типу привода механизма размыкания — с короткоходовы ми электромагнитами; с электромеханическими толкателями (ЭМТ); с электрогидравлическими толкателями (ТЭГ); с длинно ходовыми электромагнитами; с пневматическим приводом;
по линейному (угловому) перемещению подвижного элемента привода размыкания — короткоходовые (электромагниты, ЭМТ); среднеходовые (ТЭГ, пневмоцилиндры); длинноходовые (электро магниты, ТЭГ);
по развиваемому тормозному моменту — с малым и средним тормозным моментом (с приводом от короткоходового электро магнита, ЭМТ); с увеличенным тормозным моментом (с приво дом от ТЭГ, длинноходовых электромагнитов и пневмоцилинд ров).
Остановы (стопорные устройства) различают:
по принципу действия — фрикционные и зубчатые; по конструкции — роликовые; ленточные с фиксированным и
нефиксированным свободным концом; закрепленные на непод вижной раме и на тележке (фрикционные); храповые с внешним и внутренним зацеплением; с собачкой, постоянно прижатой к зубчатому колесу; с отводимой собачкой — бесшумные храповые остановы; с одной и несколькими смещенными собачками (зуб чатые);
по месту установки в системе привода ленточного конвейера — на быстроходном вале; тихоходном вале;
по обратному ходу конвейерной ленты при стопорении кон вейера — с весьма малым обратным ходом — роликовые, храпо вые остановы и с увеличенным обратным ходом — ленточные остановы.
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛОВИТЕЛЕЙ
Ловители предназначены для улавливания оборвавшейся кон вейерной ленты при максимально возможном ограничении не благоприятных последствий аварийной ситуации, неожиданно возникшей при эксплуатации конвейера (см. п. 1.1). В силу осо бенностей процессов улавливания оборвавшейся ленты и ее удер жания в этом положении до начала восстановительных работ на конвейере тормозное усилие может быть реализовано только за счет сил трения между улавливаемой, а затем удерживаемой лен той и рабочими органами ловителя или конвейера.
К настоящему времени известно (на разных стадиях прора ботки) большое число конструкций ловителей, основанных на различных принципах действия. Эти конструкции можно клас сифицировать по следующим основным признакам:
по области использования — ловители для грузовых конвейе ров; ловители для грузолюдских конвейеров;
по характеру приложения тормозного усилия к улавливаемой ленте по ее длине — ловители с местным приложением тормоз ного усилия; ловители с распределенным приложением тормоз ного усилия;
по характеру приложения тормозного усилия по ширине улавливаемой ленты — ловители с приложением тормозного уси лия по всей ширине ленты (к всему поперечному сечению лен ты); ловители с приложением тормозного усилия к большей ча сти ширины ленты; кромочные ловители с приложением тормоз ного усилия к боковым свободным от транспортируемого груза кромкам конвейерной ленты;
по направлению захвата конвейерной ленты — ловители с за хватом ленты в вертикальной плоскости; ловители с захватом ленты в горизонтальной плоскости;
по направлению воздействия на ленту для создания тормозно го усилия — ловители с верхним активным и нижним пассив ным воздействиями; ловители с верхним пассивным и нижним активным воздействиями; ловители с боковым активным воз действием (симметрично продольной оси ленты); ловители с ниж ним активным воздействием; ловители с верхним и нижним активным или пассивным воздействиями;
по способу создания тормозного воздействия — механические, вакуумные, магнитные;
по виду рабочего органа механического типа — ловители с подвижными рычажным, эксцентриковым, клиновым, маятнико вым, барабанным, роликовым, канатным, туннельно-клиновым, по перечным рамочным, продольно ограничительным (жестким или гибким) рабочими органами;
по способу включения — ловители с Непосредственным авто матическим включением при обрыве ленты; ловители с включе нием от соответствующих датчиков обрыва или других сигналь ных устройств;
по виду привода подвижного рабочего органа — от ленты при изменении направления ее движения при обрыве (через обгон ную муфту непосредственно или через мультипликатор); от лен ты при ее провисании; от противовеса (непосредственно или че рез редуктор) с включением стопора от сигнала датчика обрыва ленты; от привода с внешним источником энергии с включени ем от датчика обрыва ленты;
по возможности использования на конвейерах в зависимости от направления транспортирования груза — используемые толь ко на конвейерах, транспортирующих грув на подъем (уклонные конвейеры); используемые на конвейерах, 'Транспортирующих груз вниз (бремсберговые конвейеры) и на Конвейерах при любом направлении транспортирования груза;
по длине тормозного пути при улавлиМнии ленты — ловите ли с нулевым тормозным путем; ловителК» улавливающие ленту при средней, а также при значительной Длине тормозного пути (до 30-50 % длины конвейера);
по степени подвижности рабочих оргаКОв ловителя — ловите ли с неподвижными, а также с сочетанием подвижных и непод вижных рабочих органов;