Основные требования к тяговым элементам, их преимущества и недостатки

Для обеспечения надежной и экономичной работы конвейера его тяговый элемент должен обладать гибкостью, обеспечивающей свободное огибание барабанов, звездочек и блоков малого диаметра; высокой прочностью в сочетании с малой собственной массой, простотой и технологичностью массового изготовления, низкой стоимостью, высокой долговечностью при работе в тяжелых условиях окружающей среды; иметь малое удлинение при рабочей нагрузке; обеспечивать удобство крепления несущих и ходовых деталей; иметь высокую эффективность и надежность.

Тяговый элемент является основной частью конвейера. От надежности его работы зависит общая работоспособность конвейера, так как любое нарушение работы тягового элемента вызывает Остановку всего конвейера. Как правило, у большинства машин тяговый элемент не может быть дублирован, поэтому при проектировании и эксплуатации машины ему должно быть уделено наибольшее внимание. Стремление к наилучшему удовлетворению необходимых требований заставляет исследователей и конструкторов постоянно работать над созданием новых и совершенствованием существующих конструкций тяговых элементов.

В качестве гибкого тягового элемента конвейеров применяют ленты и цепи различных типов и в некоторых случаях — стальные канаты.

Преимуществами лент являются возможность сочетания функций тягового и несущего элементов, малая масса, простота конструкции и эксплуатации, возможность перемещения с высокими скоростями (для прорезиненных лент до 6 —8 м/с), отсутствие быстроизнашивающихся шарниров, удовлетворение требованиям свойств транспортируемых грузов и окружающей среды.

К недостаткам лент относятся фрикционный способ передачи тягового усилия, требующий большого первоначального натяжения, и усложнение привода при больших тяговых усилиях, недостаточный срок службы при транспортировании тяжелых и крупнокусковых грузов, ограниченная возможность использования для транспортирования горячих грузов, сложность текущего ремонта и очистки от липких грузов, невысокая прочность крепления рабочих элементов (ковшей элеваторов), повышенное удлинение при рабочих нагрузках. Преимуществами тяговых цепей являются возможность огибания звездочек и блоков малого диаметра, гибкость в вертикальной и горизонтальной плоскостях, высокая прочность при малом удлинении, удобство и повышенная прочность крепления грузонесущих и опорных элементов, надежность передачи тягового усилия зацеплением на звездочке при малом первоначальном натяжении; возможность работы при высокой температуре. К недостаткам тяговых цепей относятся сравнительно большая масса и высокая стоимость, наличие многочисленных шарниров, требующих регулярного наблюдения и смазки при эксплуатации, легко засоряющихся при работе в среде абразивной пыли; ограничение скорости движения приблизительно до 1 —1,5 м/с вследствие возникновения дополнительных динамических нагрузок и интенсивного изнашивания цепи при высоких скоростях.

Преимуществами канатов являются значительно меньшая стоимость и масса при равной прочности, гибкость во всех направлениях, меньшая подверженность вредному воздействию пыли и грязи из-за отсутствия шарниров, возможность перемещения с высокими скоростями. К их недостаткам относятся сложность создания надежного привода, необходимость большого первоначального натяжения при фрикционном приводе, малый срок службы, большая вытяжка при рабочих нагрузках, сложность крепления рабочих элементов и замены отдельных частей каната.

Выбор того или иного тягового элемента обусловливается главным образом типом и конструкцией конвейера, условиями его работы и действующими нагрузками. Цепи необходимы для транспортирования горячих грузов, при температуре более 100 °С. Канаты из-за их недостатков имеют очень ограниченное применение в конвейерах.

Совершенствование существующих и создание конвейеров новых видов происходят при одновременном развитии конструкций лент и цепей, причем преимущественный прогресс наблюдается в совершенствовании конвейерных лент.

Тяговые цепи

Конструктивные типы цепей. К основным параметрам тяговой цепи относятся шаг звена, расстояние между осями шарниров, разрушающая нагрузка и масса 1 м цепи. Определяющим признаком является конструкция цепи. Параметры большинства конструкций цепей стандартизованы.

Круглозвенные сварные цепи разделяют на короткозвенные (рис. а), в которых ширина звена, В приблизительно равна шагу t, и длиннозвенные (рис. 6), в которых ширина меньше шага. Изготовляют их на специальных гибочных автоматах из круглой стали Ст2, СтЗ и из стали 10, а также из легированной стали 30ХГСА с термообработкой (цементацией, закалкой и отпуском) и без термообработки; место стыка стержня в звене сваривают.

Цепи изготовляют отрезками длиной 1 - 2 м, которые соединяют один с другим в процессе сборки вместе с грузонесущими элементами при помощи специальных соединительных звеньев. По точности изготовления звеньев круглозвенные цепи разделяют на калиброванные (с отклонением шага от + 1 до ± 2,5 %) и некалиброванные (с отклонением шага до ±4%).

К преимуществам круглозвенных цепей относятся простота конструкции, малая стоимость, пространственная гибкость, наличие открытого самоочищающегося шарнира, благодаря чему цепь сохраняет шарнирность в среде интенсивного загрязнения и химического воздействия. Недостатками цепей являются малая площадь контакта звеньев и, как следствие этого, — возможность быстрого изнашивания, если звенья имеют малую поверхностную твердость (при отсутствии термообработки); недостаточная точность изготовления звеньев, заставляющая применять фрикционные приводы.

Литые цепи из ковкого чугуна по конструкции весьма разнообразны. Их преимущества — сравнительно малая стоимость при массовом производстве и возможность изготовления звеньев сложной конфигурации. К недостаткам относятся большая масса и невысокая надежность из-за возможности образования внутренних усадочных раковин при отливке. Литые цепи применяют в конвейерах с контурными скребками сложной конфигурации.

Комбинированные цепи изготовляют из звеньев, отлитых из ковкого чугуна или стали заодно с втулками, и точеных стальных валиков (рис. а). Иногда внутренние звенья делают литыми, а наружные — Штампованными из полосовой стали (рис. б).Комбинированные цепи используют в элеваторах зарубежного производства.

Пластинчатые цепи по конструкции узла шарнира разделяют на безвтулочные — безроликовые 1 или роликовые 2, втулочные – безроликовые 1 и роликовые 2 и катковые - с гладкими катками 3 и с ребордами на катках 4

Разборные цепи по конструкции и способу изготовления разделяют на кованые (горячештампованные) и холодно штампованные. Кованая цепь может иметь цилиндрические, бочкообразные и фасонные валики, а также прямой или скруглённый обрез головки среднего звена.

Разборная кованая цепь состоит из парных секций, каждая из которых собирается из двух наружных звеньев 2, валика 3 и внутреннего звена 1.

Разборными эти цепи называют потому, что их легко собирать и разбирать без какого-либо инструмента. Для разборки цепь немного стягивают, два внутренних звена поворачивают поперек ее продольной оси, наружные звенья опускают вниз на узкий участок внутренних звеньев, что позволяет вывести головки валиков из своих гнезд в наружных звеньях. Потом один, затем другой валик поворачивают на 90° так, чтобы головка валика прошла через наружное и затем через внутреннее звено. В обратном порядке цепь собирают.

Холодноштампованная разборная цепь (см. рис. 2.12) состоит из наружного 1 и внутреннего 2 звеньев, штампованных из полосы, и точеного; валика 3. Внутренним звеном служат две одинаковые сомкнутые друг с другом пластины. Угол поворота звеньев в плоскости осей шарниров составляет 5 н 8°.

Преимуществами холодноштампованных цепей являются малая масса и возможность изготовления из полосы на универсальном оборудовании, а к недостаткам относятся высокое давление в шарнире, сложность обеспечения совместной работы сдвоенных внутренних звеньев и малая поперечная жесткость.

В двухшарнирных цепях звенья или отдельные отрезки цепи свободно поворачиваются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По способу поворота различают секционные двухшарнирные цепи — отрезки обычной цепи соединены в месте крепления к опорному элементу (каткам, кареткам) специальными звеньями с дополнительным шарниром, ось которого расположена перпендикулярно осям шарниров цепи, и собственно двухшарнирные цепи, имеющие вертикальные и горизонтальные шарниры.

Двухшарнирная цепь может иметь разомкнутое (сдвинутое) и сомкнутое взаимное расположение вертикального и горизонтального шарниров. Наиболее совершенной и универсальной является двухшарнирная катковая цепь с сомкнутым расположением шарниров. Такие цепи изготовляют с шагом 160, 200 и 320 мм. Их широко применяют в подвесных и грузонесущих тележечных конвейерах.

Преимуществами двухшарнирной цепи являются высокая гибкость, дающая возможность получать повороты в горизонтальной и вертикальной плоскостях по малому радиусу (0,6—1 м) без поворотных звездочек (при наличии катков). К недостаткам относятся некоторая сложность изготовления и повышенная стоимость.

Стержневые цепи состоят из шарнирных узлов с вертикальными и горизонтальными катками, соединенными один с другим отрезками круглых стержней, полос, канатов или же специальных пластмассовых звеньев. Расстояние между шарнирными узлами принимают в пределах от 400 до 1000 мм. Этим уменьшают число шарнирных соединений и снижают стоимость цепи при сохранении ее высокой гибкости. Стержневая цепь приводится в движение от гусеничного привода, расположенного в горизонтальной или вертикальной плоскости. Толкатели приводной цепи ведут стержневую цепь за катки шарнирных узлов.

Стержневые и секционные цепи применяют в подвесных конвейерах зарубежных конструкций.

Вильчатая цепь состоит из звена 1 с раздвоенным (вильчатым) наконечником, пальца 3 и шплинта 2, препятствующего выпадению пальца из шарнира; к звену цепи приваривают скребки 4. Звенья изготовляют из двух стальных полос, соединенных сваркой из единой стальной поковки или отливки.

Вильчатые цепи предназначены чаще всего для перемещения насьшного груза на конвейерах с погруженными скребка ми и поэтому имеют упрощенный без втулочный шарнир. Из-за тяжелых условий работы (часто в среде абразивного груза при высокой температуре) и трения цепи по дну желоба конвейера звенья цепи делают массивными. Поскольку цепь в процессе работы конвейера с погруженными скребками истирается и уменьшается ее рабочее сечение (допускаемый износ — односторонний до 25%, двусторонний до 40% высоты звена), запас прочности выбирают повышенным (12—15) с учетом ослабления сечения от истирания. Для увеличения срока службы цепи крепление скребка к звену должно быть симметричным, чтобы при истирании цепи с одной стороны ее можно было переворачивать.

Срок службы цепи

 

Основным критерием определения срока службы цепи является предельное увеличение шага цепи по зацеплению на приводе. Нормы допускаемого увеличения шага различны для каждого типа цепи (пластинчатой, разборной, круглозвенной) и обычно задаются в стандартах или технических условиях заводо изготовителей в пределах 3 — 6% от номинально го шага цепи по зацеплению. Шарниры цепи изнашиваются при взаимном скольжении деталей шарнира при их по вороте на входе и выходе звеньев цепи с поворотных устройств, помещенных на трассе конвейера.

Износ (см) шарнира цепи в направлении ее шага за полный оборот (один цикл работы) цепи по трассе конвейера

где п — число поворотных устройств на трас се конвейера;

S,- и Sj+1 — натяжения цепи на входе и выходе с каждого поворотного устройства от первого до n-го;

l _i— путь трения при повороте звеньев цепи на поворот ном устройстве, см;

φ_i — удельный износ цепи в направлении ее шага на 1 Н действующего усилия в 1 с на 1 см пути трения, см/(Н-с-см);

t_Bi— время скольжения шарниров цепи при повороте звеньев на i-м поворотном устройстве, с.

Удельный износ цепи φ_i – определяют экспериментально для каждого типоразмера в соответствующих условиях эксплуатации.

Прогнозируемый общий срок службы (ч) цепи

где Δ_д — максимальное допускаемое увеличение шага цепи по условиям зацепления на звездочке или приводной гусеничной цепи за весь срок службы цепи, см; в среднем принимают Δ_д = (0,03 -г- 0,06) t

t — шаг цепи по зацеплению, см;

Т_ц — время одного оборота цепи по трассе конвейера, с.

Ленточные конвейеры