книги / Промежуточные приводы ленточных конвейеров

£Г, 1ГЛ, м/с

Рис. 12. График изменения окружной скорости прижимного надувного ролика на дуге его обхвата конвейерной лентой

Вя - 1,2 м при найденном значении угловой скорости (46). Угловая скорость вспомогательного ролика выбирается

такой, чтобы отсутствовало или было сведено к минимуму про­ буксовывание ролика относительно ленты, т.е. из равенства

(а.с. 1052451) отличаются тем, что средство для захвата конвейерной ленты выполнено в виде размещенного на поверх­ ности барабана, контактирующего с лентой, слоя реологической жидкости, меняющей свои свойства под действием приложенного

контакта может превосходить даже величину когезии материала нижней обкладки конвейерной ленты. Поэтому условия передачи конвейерной ленте тягового усилия от барабана с реологиче­ скими свойствами его поверхности аналогичны условиям пере­ дачи тягового усилия зацеплением, так как конвейерная лента не пробуксовывает относительно приводного барабана. Бара­ банные приводы с реологическим сцеплением могут использо­ ваться для установки как на грузовой, так и на холостой ветвях конвейерной ленты. Причем во втором случае не требуется формировать на ленте петлевой участок.

Приводы могут использоваться на конвейерах с гибкой про­ резиненной лентой, а также со стальной лентой в качестве концевого и промежуточного приводов.

Приводной барабан для грузовой ветви конвейерной ленты (рис. 13) включает закрепленную на валу 1 обечайку 2.

Рис 13. Приводной барабан с реологическими свойствами поверхности:

Рабочая поверхность обечайки сформирована расположенным по его образующим перегородками 3, между которыми размещена реологическая жидкость 4. Перегородки 3 выполнены из токо­ проводящего материала, изолированы от обечайки 2 барабана слоем диэлектрика 5 и электрически соединены посредством проводов б и 7 соответственно с пластинами электрического коллектора 8 и через сборную кольцевую шину 9 с токосъемным кольцом 10. При этом соединения перегородок 3 с пластинами коллектора 8 и токосъемным кольцом 10 чередуются, т.е. из двух смежных перегородок 3 первая электрическая соединена с пластиной коллектора 8, а вторая - с токосъемным кольцом 10, следующая перегородка опять соединена с коллектором 8 и т.д. Пространство между перегородками 3 каналами 11 соединено с кольцевым коллектором 12 с реологической жидкостью 4, находящейся в коллекторе 12 под избыточным давлением.

Весь периметр барабана разделен на четыре зоны I - IV с различными по величине разностями электрических потенциалов

Рис. 14. Приводной барабан с рео­ логическими свойствами в качестве промежуточного привода для пере­ дачи тягового усилия грузовой и холостой ветвям конвейерной ленты

LE между смежными перегородками в каждой и$ этих зон. Причем в зоне I набегания и зоне III сбегания ленты 13 с барабана разность потенциалов между перегородками 3 минимальна, а в

межуточное или максимальное значение.

Коллектор 8 и токосъемное кольцо 10 закреплены на валу 1 барабана. С пластинами коллектора 8 постоянно контактируют смещенные одна относительно другой вдоль вала 1 электриче­ ские щетки 14-17, перекрывающие периметр коллектора 8 так, что центральные углы перекрытия коллектора 8 щетками 14-17 равны соответствующим центральным углам, ограничивающим на поверхности барабана зоны I IV, и совпадают с ними в плоскости вращения барабана.

Щетки 14-17 электрически соединены проводами 18-21 с клеммами 22-25, имеющими электрические потенциалы соответ­ ственно Ei, Ег, Еъ и Е4. С токосъемным кольцом 10 постоянно контактирует щетка 26, электрически соединенная проводом 27 с клеммой 28, имеющей электрический потенциал. Разность

зоны IV, причем AEi - АЕ3; А£* > ЬЕ4; АЕ2 > АЕь

Кольцевой коллектор 12 снабжен заправочными штуцерами 29 с обратными клапанами. Кольцевой коллектор 12 может быть соединен трубопроводом (не показан) с баком (не показан) для реологической жидкости 4, обеспечивающим необходимый гео­

огибает барабан своей верхней и нижней ветвями по углам а, обеспечивающим передачу барабаном необходимых тяговых усилий

ветвям ленты. Этим же углам а соответствуют и зоны На и Нб с максимальными по величине электрическими потенциалами между перегородками.

Принцип действия привода следующий. При вращении вала 1 (см. рис. 13) барабана от привода (не показан) рабочая поверхность барабана, образованная перегородками 3 с реоло­ гической жидкостью 4 между ними, вступает во взаимодействие с конвейерной лентой 13. При этом в зоне / жидкость 4, находящаяся под воздействием электрического поля при мини­ мальной разности потенциалов LE\ между перегородками J, практически в жидком состоянии с минимальной вязкостью. В зоне / конвейерная лента 13 набегает на приводной барабан и входит в контакт с реологической жидкостью 4. При переходе этого участка ленты вместе с барабаном в зону II лента 13 "схватывается” с реологической жидкостью 4 за счет того, что последняя оказывается под воздействием электрического поля при максимальной разности потенциалов Д£2 между пластинами 3. Благодаря этому реологическая жидкость 4 практически мгновенно затвердевает, образуя с лентой 13 единое целое. Вследствие чего практически на всем угле обхвата лентой 13 приводного барабана, соответствующем зоне //, лента 13 с барабаном движутся совместно. При этом ленте 13 передается от барабана движущее усилие.

После перехода ленты 13 с барабаном в зону III за счет резкого снижения величины разности потенциалов Д£з между перегородками 3 сцепление ленты 13 с поверхностью реологи­ ческой жидкости 4 нарушается, так как вязкость последней при минимальной напряженности электрического поля резко умень­ шается. Поэтому лента J 3 при дальнейшем движении свободно сбегает с приводного барабана.

Дальнейшее вращение барабана способствует тому, что реологическая жидкость 4 снова попадает под увеличенную по сравнению с предыдущей зоной разность потенциалов Д£*, когда рассматриваемый участок барабана оказывается в зоне IV. Увеличение разности потенциалов до ДЕл между перегородками 3 в зоне IV приводит к мгновенному увеличению вязкости реоло­ гической жидкости 4 и ее застыванию, что препятствует потере реологической жидкости 4 и снижению ее расхода.

При дальнейшем повороте барабана по часовой стрелке смежные перегородки 3 рабочей поверхности барабана вновь оказываются под минимальной (или нулевой) разностью потенциалов ДЕ\. Это происходит тогда, когда рассматриваемый участок поверхности барабана оказывается в зоне I. В этот момент вязкость реологической жидкости мгновенно умень­ шается.

Под действием избыточного давления в кольцевом коллекторе 12 реологическая жидкость по каналам 11 начинает подпирать жидкость, находящуюся между перегородками 3. Поэтому по­

следняя образует выпуклые мениски между перегородками 3 и при дальнейшем вращении барабана входит в контакт с кон­ вейерной лентой 13 примерно в средней части зоны I. При дальнейшем совместном вращении барабана и ленты 13 они пере­ ходят в зону II, ’’схватываются” между собой под действием максимальной разности потенциалов между перегородками 3 и

счет подачи соответствующих потенциалов на смежные пере­ городки 3 по проводам 6 и 7. По проводам б потенциал подается от соответствующей пластины коллектора 8, а к ней -

18, 19, 20 или 21 с клеммами 22, 23, 24 или 25 внешних источников электропитания.

По проводам 7 нулевой потенциал подается через сборную кольцевую шину 3 от токосъемного кольца 10, а к нему от щетки 26 через провод 27 и клемму 28 внешнего источника электропитания.

Постоянная подача реологической жидкости 4 к рабочей поверхности барабана (между перегородками 3) осуществляется по каналам 11 из кольцевого коллектора 12, в котором жид­ кость 4 находится под избыточным давлением и который являет­ ся одновременно аккумулятором этой жидкости.

Периодическое пополнение жидкости 4 в коллекторе 12 осуществляется через штуцер 29 с обратным клапаном. Подача реологической жидкости 4 в коллектор 12 может осуществляться также и непрерывно по трубопроводу (не показан), связываю­ щему коллектор 12 с баком (не показан). В этом случае подача жидкости производится или под действием геодезического напора жидкости 4, подаваемой из приподнятого над барабаном бака, или специальным насосом (не показан).

Аналогичным образом действует привод, используемый в качестве промужуточного (см. рис. 14). Только если барабан одновременно используется для привода грузовой и холостой ветвей конвейерной ленты, количество зон на поверхности барабана удваивается. Соответственно удваивается и число щеток коллектора. При этом подача потенциалов на щетки зон 1а и 16, На и 116, Ша и ///б, IVа и IV6 осуществляется от одних клемм (22-25 на рис. 12), а щетка 26 (см. рис. 13) обеспечивает подачу нулевого потенциала Ео на все пере­ городки рабочей поверхности барабана.

Особенностью конструкции и принципа действия барабана, используемого в качестве промежуточного привода, является искусственное увеличение углов обхвата а барабана конвейер­ ной лентой путем расширения зон На и Иб за счет поддер­

жания максимальной оазности потенциалов АЕг на увеличенных дугах поверхности барабана. При этом конвейерная лента обеими своими ветвями прилипает к барабану.

За счет расширения зон контакта ветвей ленты с барабаном удается увеличить передаваемое конвейерной ленте тяговое усилие.

При использовании промежуточного привода только для передачи тягового усилия холостой ветви конвейерной ленты в зонах 1а и Ша целесообразно над лентой установить откло­ няющие ролики (или барабаны).

Максимально возможная величина тягового усилия (Н), пере­ даваемого барабанным приводом с реологическим сцеплением, определяется, вообще говоря, прочностью обкладки конвейерной

обхвата лентой барабана, рад; ткл - когезионная прочность на сдвиг материала обкладки конвейерной ленты, Па.

После выполнения исследований по выбору параметров реоло­ гической жидкости, ее сцепления с поверхностью конвейерной ленты и тщательной конструктивной проработке барабанные приводы с реологическими свойствами рабочей поверхности могут оказаться весьма перспективными из-за большой тяговой способности и малых габаритов.

2.5. Барабанные вакуумные приводы [4, 5]

В основе принципа действия вакуумного привода лежит использование атмосферного давления для дополнительного прижатия конвейерной ленты к рабочей поверхности привода.

этого под лентой тем или иным способом создается разре­ жение, благодаря чему обеспечивается дополнительное прижатие конвейерной ленты за счет разности давлений воздуха над и под лентой.

Вакуум под конвейерной лентой может быть обеспечен тремя способами: за счет внешних источников, за счет отбора мощ­ ности от самого привода, за счет встроенных в привод источ­ ников создания вакуума.

В качестве внешних источников могут использоваться вакуумные насосы, откачивающие воздух из рабочей зоны, или компрессоры (воздуходувки), создающие разрежение в рабочей зоне за счет эжекционного эффекта.

Вакуум в рабочей зоне за счет отбора мощности от самого привода может обеспечиваться за счет взаимодействующих с элементами привода или конвейерной ленты толкателей, кине­ матически связанных с поршнями или клапанными устройствами, при перемещении которых происходит увеличение герметизиро­ ванного объема соответствующего канала рабочей зоны и сни­ жение давления находящегося там воздуха.

Встроенные в привод источники создания вакуума могут выполняться в виде магнитов (электромагнитов), которые на дуге обхвата барабана конвейерной лентой деформируют специальную герметизированную эластичную оболочку, способ­ ствуя расширению находящегося внутри нее воздуха, что обеспечивает разницу давления воздуха над и под конвейерной лентой.

Вакуумные барабаны с внешним источником создания вакуума с помощью вакуумных насосов снабжены перфорированной обечайкой с трубчатыми каналами под каждым отверстием. Трубчатые каналы радиальными каналами сообщаются с камерой пониженного давления. Эта камера неподвижна относительно вращающихся элементов барабана и расположена так, что перекрывает зону огибания конвейерной лентой приводного барабана, т.е. соответствует дуге обхвата барабана конвейерной лентой. Камера отсасывающим трубопроводом соединена с вакуумным насосом.

Выходные отверстия радиальных каналов вращающегося барабана при выходе из зоны действия камеры пониженного давления перекрываются сплошной поверхностью кольца, что исключает возможность разгерметизации вакуумной зоны.

По конструкции органа, управляющего отсосом воздуха из канала барабана, вакуумные барабаны с внешним источником создания вакуума от вакуумных насосов подразделяются на коллекторные (с дисковым или кольцевым коллектором) и бесколлекторные с золотниковыми устройствами.

Фирмой ’’Айкхофф” предложено несколько вариантов конструкций вакуумных барабанов. По одному из вариантов (пат. ФРГ 1028041) обод барабана выполнен в виде двух концентрически размещенных друг относительно друга обечаек, полое пространство между которыми разделено продольными перегородками, пространство между которыми образует каналы, над которыми во внешней обечайке выполнены отверстия с уширенниями в сторону ленты. С одной стороны, каналы перекрываются торцевой стенкой барабана, а с другой - соединены с неподвижным дисковым коллектором, который вы­ полнен в виде кольцевой камеры с двумя отсеками. Один отсек (камера разрежения) соединен с отсасывающим трубопроводом, а другой отсек (камера продувки) - с атмосферой с помощью патрубка с фильтром. Кольцевая камера коллектора гермети­ зирована лабиринтным уплотнением.

Рис. 15. Вакуумные барабаны с кольцевым коллектором фирмы “Айкхофф" (а) и

подвижное кольцо коллектора; 5 - камера пониженного давления в неподвиж­ ном кольце коллектора б; 7 - вал; 8 - отверстия в обечайке

По второму варианту (пат. ФРГ 1023659) канавки лабиринт­ ного уплотнения камеры пониженного давления заполнены пластичной массой. Для компенсации функционального, износа поверхности трения коллектора последний выполнен с возмож­ ностью осевого смещения с помощью нажимных болтов. При выходе каналов барабана с дуги обхвата они соединяются с атмосферой, что облегчает отделение ленты от поверхности барабана.

Вакуумные барабаны с кольцевыми коллекторами (пат. ФРГ 1056051, рис. 15, а) в одном из вариантов представляют собой цилиндрический корпус с продольными пазами-каналами, пере­ крытыми обечайкой барабана с отверстиями, расположенными над этими каналами. На полой оси барабана закреплен диск с радиальными каналами, соединяющими продольные каналы с внутренней полостью оси, в которой размещена неподвижная труба, имеющая скользящую посадку относительно вращающейся оси. Труба соединена с вакуумным насосом одним концом, а на противоположном конце снабжена окном, соответствующим дуге обхвата барабана лентой и соединяющим входные отверстия радиальных каналов с внутренней полостью трубы.

Вдругой конструкции для улучшения доступа к коллектор­ ному узлу ось заменена цапфами.

ВСанкт-Петербургском горном институте в течение длитель­ ного времени проводились исследования различных конструкций вакуумных барабанов [4, 5]. Испытания в промышленных условиях барабанов с дисковыми коллекторами с вакуумными насосами ВВН-3 показали, что при вакууме 60-70 кПа и

натяжении сбегающей ветви ленты 5 кН прирост тягового усилия составил 55 кН, что превышало тяговую способность обычного приводного барабана в 4 раза. Однако при этом были выявлены недостатки конструкции: натекание воздуха в камеру понижен­ ного давления коллектора, износ трущихся поверхностей кол­ лектора, снижение общей площади контакта ленты с поверх­ ностью барабана на 40-50% за счет наличия продольных каналов с соответствующим увеличением давления ленты на барабан. Поэтому в дальнейшем конструкция барабана была усовершенст­ вована: вместо продольных каналов барабан снабжен перфори­ рованной обечайкой (рис. 15,6), отверстия обечайки соединены с трубчатыми каналами, которые расположены под рядами отверстий. Трубчатые каналы с помощью радиальных каналов связаны с наружным кольцом коллектора, которое крепится к торцевому диску барабана и вращается вместе с ним. Внутреннее кольцо коллектора посредством подшипника уста­ новлено на ступице торцевого диска. Внутреннее кольцо имеет камеру пониженного давления в виде паза, эксцентрично рас­ положенного относительно оси вращения колец и соединенного с отсасывающим трубопроводом вакуум-насоса. Длина паза соот­ ветствует дуге оохвата барабана конвейерной лентой.

Симметрично камере пониженного давления размещена камера повышенного давления, соединенная с выхлопным трубопроводом

вак\ум-насоса.

Трубчатые каналы выполнены с легкосъемными заглушками, облегчающими их очистку.

При шахматном расположении отверстий на обечайке поверх­ ность контакта между лентой и барабаном уменьшается лишь на 8-10%. Вакуумные барабаны разработаны на базе серийных конструкций при максимальной унификации узлов и деталей, имеют одинаковые с ним габариты.

В качестве вакуумной установки может использоваться водо­ кольцевой вакуум-насос ВВН-3 производительностью 3 м3/мин при 70%-м вакууме (мощность двигателя 7,5 кВт) или рота­ ционная газодувка производительностью 3,9 м3/мин при макси­ мальном вакууме 80 кПа и мощности двигателя 7,5 кВт, осна­ щенная фильтром на всасывающем трубопроводе.

Создание вакуума в зоне контакта конвейерной ленты с приводным барабаном за счет отбора мощности привода может осуществляться с помощью эластичной оболочки, закрепленной с внутренней стороны на подвижных элементах, взаимодействующих или с неподвижными направляющими, или с конвейерной лентой, или с помощью управляемых поршней, перемещаемых в радиальном

своей частью закреплена на ориентированных по образующим барабана штырях, которые при вращении барабана, перемещаясь своими концами по неподвижным направляющим, в зоне контакта ленты с барабаном отклоняются внутрь барабана.

Рис. 16. Вакуумные барабаны с эластичными оболочками-камерами с приводом их перемещения от взаимодействия с неподвижными направляющими (а) и с

По рис. 16,б (а.с. 475323) эластичные оболочки закреплены под каждым радом отверстий в обечайке барабана, а днища оболочек подпружиненными рычагами могут взаимодействовать с набегающей на барабан конвейерной лентой, благодаря чему оболочки оттягиваются от обечайки внутрь барабана, создавая под конвейерной лентой разрежение. После выхода оболочек с дуги обхвата давление в них выравнивается до атмосферного и они возвращаются в исходное положение под действием пружин рычагов.

По рис. 17,а (а.с. 543573) в радиально ориентированных отверстиях обечайки размещены стержни с эластичными элемен­ тами в виде чаш на одном конце и возможностью взаимодействия другими концами с роликами упоров, закрепленных на непод­ вижном относительно вращающегося барабана цилиндрическом корпусе. При вращении барабана внутренние концы стержней в зоне набегания ленты роликами на барабан перемещаются